Bendras įvadas į tepalų klampumo indekso gerinimo priemones

Šio straipsnio turinys.

Klampumą reguliuojančių priedų pavadinimai – kaip žmonės vadina šią cheminę medžiagą.

Pagrindinė klampumo gerintuvo istorija

Kodėl klampumo indekso gerinimo priemonės yra tokios svarbios? - Tepalų klampos indekso gerintojų (VII) vertė.

Pagerinkite tepalų klampumo ir temperatūros veikimą

Sumažinkite energijos suvartojimą, sumažinkite nusidėvėjimą ir mašinų trintį

Supaprastinkite tepalų gaminius

Padidina didelio klampumo tepalinių alyvų gamybą

Klampumo indekso gerinimo priemonės veikimas

Šlyties stabilumas

Sutirštėjimo gebėjimas

Terminis/oksidacinis stabilumas

Veikimas žemoje temperatūroje

Aukšta temperatūra, didelis šlyties greitis (HTHS)

Tipiški klampos indekso gerintojai

Kelių dažniausiai naudojamų klampos indekso gerinimo priemonių savybių palyginimas (VII)

 

 

Tepalinės alyvos klampumas mažėja didėjant temperatūrai irKlampumo indeksas (VI)yra indikatorius, leidžiantis matuoti klampos pokyčio laipsnį priklausomai nuo temperatūros. Kuo didesnis alyvos VI, tuo mažesnis klampos pokyčio laipsnis priklausomai nuo temperatūros. Paprastai mineralinės alyvos (parafino bazės) klampumo indeksas paprastai yra 96-120, norint paruošti kelių laipsnių vidaus degimo variklio (ICE arba IC variklio) alyvą, pasižyminčią puikiomis klampos – temperatūros charakteristikomis ir kitus aukšto klampumo indekso pramoninius tepalus, būtina. pridėti klampos indekso gerinimo (VII) arba naudoti sintetinę bazinę alyvą.

Klampumą reguliuojančių priedų pavadinimai– Kaip žmonės vadina šią cheminę medžiagą

 

Klampumo kontrolės priedai taip pat žinomi keliais kitais pavadinimais, įskaitant:

• Klampumo modifikatoriai (VM)
• Klampumo indekso gerinimo priemonės (VII)
• Klampumo gerintojai
• Tirštinimo medžiagos
• Tirštinimo priedai
• Klampumo stabilizatoriai
• Klampumo didinimo priemonės

 

Šie terminai dažnai vartojami pakaitomis kalbant apie priedus, kurie padeda kontroliuoti tepalų klampumą skirtingomis eksploatavimo sąlygomis.

 

Pagrindinė klampumo gerintuvo istorija

 

• Anksčiau XX amžiaus trečiajame dešimtmetyje didelės molekulinės masės junginys buvo naudojamas hidraulinei alyvai ir patrankų pavarų alyvai, siekiant pagerinti klampumo ir temperatūros charakteristikas.
• Poliizobutilenas (PIB)yra vienas iš pirmųjų VII, kuris buvo sukurtas. 1930-aisiais „Standard Oil Company“ (dabar „ExxonMobil“) mokslininkai sukūrė didelės molekulinės masės PIB gamybos procesą, kuris turėjo geresnes VI gerinimo savybes.
• Polimetakrilatas (PMA)pirmą kartą buvo sukurtas šeštajame dešimtmetyje kaip sintetinės gumos pakaitalas. Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai pradėjo tirti PMA kaip VII naudojimą tepaluose. Jie nustatė, kad PMA turėjo puikų šlyties stabilumą, gerą veikimą žemoje temperatūroje ir atsparumą oksidacijai.
• Etileno propileno kopolimeras (EPC)arbaOlefino kopolimerai (OCP)pirmą kartą buvo sukurti septintajame dešimtmetyje kaip poliizobutileno (PIB), kuris tuo metu buvo dominuojantis VII, pakaitalas. OCP yra alfa-olefinų ir kitų monomerų, tokių kaip etilenas ir propilenas, kopolimerai. Aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose OCP buvo plačiai naudojamas variklių alyvų ir kitų tepalų gamyboje. Jie buvo ypač populiarūs Šiaurės Amerikoje, kur buvo naudojami siekiant pagerinti veikimą žemoje temperatūroje.
• XX a. 70-ieji: sukurta Shell ChemicalStireno-izopreno polimerai, kurie yra žinomi dėl savo gero šlyties stabilumo ir veikimo žemoje temperatūroje, todėl jie plačiai naudojami automobilių variklių alyvų klampumo indekso gerinimo priemonėse.

 

Šie polimeriniai junginiai vadinami tirštinimo priedais arba klampos indekso gerintojais.

 

pvz., PMA pridėjimas prie mineralinės alyvos gali veiksmingai padidinti jos klampumą, ypač esant aukštai temperatūrai. Šis junginys paprastai vadinamas klampos gerintuvu, nes gali turėti įtakos alyvos klampumo ir temperatūros charakteristikoms. Konkrečiai, jis padidina alyvos klampos indeksą, todėl jis taip pat žinomas kaip klampos indekso gerinimo priemonė.

 

Klampumo indekso gerinimo priemonių rinkos dalis auga dėl sparčios kelių rūšių tepalų plėtros. Daugiarūšėms variklinėms alyvoms reikalingas geresnis klampumo indeksas, kad jos veiktų įvairiuose temperatūrų diapazonuose. Dėl to klampumo indekso gerintojai tapo būtini tepimo pramonėje. Pagal statistiką, šie VII sudaro apie 22,5% viso tepalų priedų suvartojimo.

 

Kodėl klampumo indekso gerinimo priemonės yra tokios svarbios? - Tepalų klampos indekso gerintojų (VII) vertė.

 

Pagerinkite tepalų klampumo ir temperatūros veikimą

 

Viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl klampos indeksas gerina (VII) Priedai yra labai vertinami dėl to, kad jie pagerina tepalų klampumą ir temperatūrą. Tepalai su VII priedais, pvz., variklinės alyvos, pavarų dėžės alyvos ir hidraulinės alyvos, eksponuojamosgeras veikimas žemoje temperatūroje ir tepimas aukštoje temperatūroje, kuris yra būtinas norint užtikrinti sklandų mechanizmų veikimą ir apsaugą. Be to, tepalai su VII priedais galiatitinka kelių klampumo klasių reikalavimus, todėl jie yra universalūs ir tinkami naudoti įvairiomis sąlygomis ir ištisus metus.

 

Sumažinkite energijos suvartojimą, sumažinkite nusidėvėjimą ir mašinų trintį

 

Klampumo indekso gerintojai atlieka itin svarbų vaidmenį mažinant energijos sąnaudas, sumažinant nusidėvėjimą ir trintį mašinose. Palyginti su vienos klasės tepalais, kelių rūšių tepalai, kurių formulė yra klampumo indekso gerintojai, sunaudoja mažiau tepalų ir mazuto, todėl žymiai sumažėja mechaninis susidėvėjimas. Daugiarūšių tepalų klampos ir temperatūros charakteristikos yra sklandesnės, jų klampos svyravimai dėl temperatūros pokyčių yra mažesni nei vienos klasės tepalai. Tai užtikrina tinkamą judančių dalių sutepimą esant aukštai temperatūrai, sumažinant nusidėvėjimą. Esant žemai temperatūrai, kelių rūšių tepalai turi mažesnį klampumą nei vienos klasės alyvos, todėl lengviau užvedamas variklis ir taupoma energija. Palyginti su to paties klampumo lygio vienkartinėmis alyvomis, tokiomis kaip SAE 10W/30 ir SAE 30, kelių rūšių alyvos gali sutaupyti iki 2–3 % degalų sąnaudų.

 

Supaprastinkite tepalų gaminius

 

Klampumo indekso gerintojai atlieka svarbų vaidmenį supaprastinant tepimo produktus. Pavyzdžiui, universalūs traktorių tepalai gali būti naudojami kaip variklio alyva, pavarų dėžės alyva, transmisijos skystis ir stabdžių alyva vienu metu, nes naudojami klampumo indekso gerintojai. Tai supaprastina reikalingų tepalų produktų inventorizaciją ir sumažina išlaidas, susijusias su kelių tepalų laikymu ir tvarkymu. Be to, universalių tepalų naudojimas gali sukelti mažiau painiavos ir klaidų renkantis ir naudojant tepalus, o tai galiausiai prisideda prie geresnio įrangos veikimo ir patikimumo. Galimybė supaprastinti tepalų gaminius naudojant klampumo indekso gerinimo priemones padarė juos vertingu komponentu tepalų pramonėje.

 

Padidina didelio klampumo tepalinių alyvų gamybą

 

Dėl ribotų didelio klampumo bazinių alyvų išteklių, klampumo indekso gerintojai tapo pagrindiniais tepalinių alyvų ingredientais. Į mažo klampumo bazines alyvas pridėjus klampumo indekso gerintojų, gauta alyva gali pakeisti didelio klampumo bazines alyvas, todėl padidėja didelio klampumo tepalų gamyba ir racionaliau naudojami ištekliai.

Variklinėse alyvose klampumo indekso gerintojai yra labai svarbūs kuriant kelių rūšių variklių alyvas, kurios mažiau priklauso nuo temperatūros. Tiesą sakant, pagal ILSAC GF-5 lengvųjų automobilių variklių alyvos specifikaciją klampumo indekso gerintojai yra gyvybiškai svarbi variklinių alyvų sudedamoji dalis. Daugiarūšės variklinės alyvos, sudarytos su klampumo indekso gerintojais, gali išlaikyti klampumą esant aukštai temperatūrai ir didelėms šlyties sąlygoms, o taip pat užtikrinti, kad tepalinės alyvos gali būti pumpuojamos esant žemai temperatūrai.

 

Variklio skysčiuose, tokiuose kaip pavarų dėžės alyvos ir automatinės pavarų dėžės skysčiai, klampumo indekso gerinimo priemonės padeda sumažinti klampos pokyčius plačiausiame įmanomame darbinės temperatūros diapazone, kartu išlaikant gerą šlyties stabilumą. Dažniausiai naudojamas klampumo indekso geriklis yra kelių rūšių variklinėse alyvose, kurios sudaro apie 60% visų tepalinių alyvų. Variklinėse alyvose naudojamo klampumo indekso gerintojo kiekis gali siekti iki 15% (masės dalis). Iš įvairių rūšių priedų daugiausia naudojami klampumo indeksą gerinantys preparatai, kurie sudaro apie 23 % visų pardavimų.

 

Šiuo metu energiją taupančios tepalinės alyvos, pasižyminčios geresne degalų ekonomija, yra kelių rūšių variklinės alyvos, sujungtos iš mažo klampumo bazinių alyvų su trinties modifikatoriais, klampos indekso gerintojais ir stingimo tašką mažinančiais preparatais. Klampumo indekso gerintojai gali sumažinti trinties nuostolius mišraus ir hidrodinaminio tepimo zonose, o trinties modifikatoriai gali sumažinti trinties nuostolius ribinėse ir mišriose tepimo zonose. Naudojant tinkamą formulę, klampumo indekso gerintojai ir trinties modifikatoriai gali veikti kartu, kad sumažintų trintį ir pagerintų tepalinių alyvų energijos vartojimo efektyvumą.

 

Klampumo indekso gerinimo priemonės veikimas

 

1. Šlyties stabilumas

 

Šlyties stabilumas – tai polimero gebėjimas atsispirti šlyties įtempiams, o tai yra esminis klampumo indekso gerintojų veiksnys. Kai klampumo indekso gerintuvas turi prastą šlyties stabilumą, pagrindinė polimero grandinė nutrūksta veikiant šlyties įtempiams, todėl sumažės klampumas. Dėl to sumaišyta tepalinė alyva negali išlaikyti pradinio klampumo laipsnio, todėl padidėja dėvėjimasis ir degalų sąnaudos. Norėdami sužinoti daugiau, spustelėkiteTepalo šlyties stabilumo ir klampos indekso gerinimo priemonė.

 

2. Sustorėjimas

 

Sutirštinimo gebėjimas yra labai svarbus klampumo indekso gerinimo veiksnys. Kuo didesnė klampumo indekso gerintojo tirštinimo galimybė, tuo mažesnė dozė ir mažesnė daugiapakopio tepalo kaina.
Polimero gebėjimas tirštinti daugiausia priklauso nuo klampos indekso gerintojo santykinės molekulinės masės, pagrindinės molekulės grandinės anglies skaičiaus (-[-CH2-]-) ir formos bazinėje alyvoje. .
Prekyboje parduodamų klampos indekso gerintojų gebėjimo tirštėti tvarka yra tokia:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

 

3. Terminis/oksidacinis stabilumas

 

Terminis / oksidacinis stabilumas yra dar vienas svarbus VII vertinimo indeksas. Faktiškai naudojant klampumo indeksą gerinančios medžiagos oksiduojasi aukštoje temperatūroje ir suyra termooksidaciniu būdu, o skilimas sukels daugybę problemų, tokių kaip klampumo sumažėjimas, rūgšties vertės padidėjimas ir anglies sankaupų padidėjimas žiediniame griovelyje. Didelės molekulinės masės polimerai paprastai nevyksta akivaizdaus termooksidacinio skaidymosi žemesnėje nei 60 laipsnių temperatūroje ir pradeda termooksidaciniu būdu skaidytis esant 100-200 laipsniui. Polimero termooksidacinis stabilumas yra susijęs su VII struktūra.

 

Prekyboje parduodamo VII oksidacijos stabilumo tvarka yra tokia:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

 

4. Veikimas žemoje temperatūroje

 

Variklinių alyvų klampumas žemoje temperatūroje yra esminė reologinė charakteristika. Kad transporto priemonė galėtų užvesti šaltu oru, variklinės alyvos klampumas guoliuose turi būti mažesnis už kritinę vertę. Ši vertė nustatoma atliekant variklio užvedimo žemoje temperatūroje eksperimentus ir nustatyta SAE J300 visoms „W“ klasėms.

Klampumo indekso gerinimo priemonėturi didelę įtaką daugiapakopių variklinių alyvų veikimui žemoje temperatūroje, o yra dvi kritinės vertės, rodančios daugiapakopių variklinių alyvų žemos temperatūros veikimo indeksą:paleidimas žemoje temperatūroje ir siurbimas žemoje temperatūroje.

 

Galimybė paleisti žemoje temperatūroje

Yra daug veiksnių, turinčių įtakos paleidimo žemoje temperatūroje, vienas iš svarbiausių rodiklių yra klampumas žemoje temperatūroje, kuo mažesnis klampumas žemoje temperatūroje, tuo lengviau užvesti.
Apskritai,Šaltojo sukimosi simuliatorius (CCS)naudojamas matuoti kelių rūšių alyvos tariamas klampumas žemoje temperatūroje. Šalto užvedimo treniruoklis – tai reometras, veikiantis dideliu šlyties greičiu, esant fiksuotai aplinkos temperatūrai, siekiant imituoti tepalinės alyvos srautą į variklio guolius paleidžiant. Užvedus variklį, alyva taip pat turi laisvai tekėti į alyvos siurblį ir paskirstyti įvairias variklio alyvos linijas.
Skirtingų VII žemos temperatūros savybės yra gana skirtingos, o PMA rodo mažesnį klampumą esant įvairiems šlyties greičiams, todėl PMA pasižymi geriausiu CCS našumu. PIB molekulinė grandinė yra gana standi, nes turi daug metilo šoninių grandinių, o jos klampumas greitai didėja esant žemai temperatūrai, todėl PIB veikimas žemoje temperatūroje yra pats blogiausias.

Variklinės alyvos galia siurbti žemoje temperatūroje

Užvedus variklį esant žemai temperatūrai, per trumpą laiką reikia normalizuoti tepalinės alyvos sistemos alyvos slėgį, kad visos variklio dalys būtų suteptos laiku, nes kitaip susidėvės. Variklio alyvos gebėjimas siurbti į įvairias variklio dalis vadinamas siurbimo pajėgumu.

Variklinės alyvos pumpuojamumas priklauso nuo tariamos klampos siurbimo sąlygomis. Bandymai parodė, kad daugiarūšės alyvos žemos temperatūros siurbimo klampumas yra ne didesnis kaip 3Pa·s, o tai gali užtikrinti siurbimo alyvos tiekimą, ir ši klampa vadinama kritine siurbimo klampa. Temperatūra, kuriai esant pasiekiama kritinė siurbimo klampa, vadinama kritine siurbimo temperatūra, kuri matuojama mini rotaciniu viskozimetru (MRV). MRV yra mažo šlyties greičio reometras, naudojamas modeliuoti transporto priemonės daugiapakopės variklinės alyvos pumpuojamumą po dviejų dienų tuščiosios eigos šaltu oru.

SAE J300 taip pat nurodo viršutines MRV klampumo ribas visoms „W“ klasės variklinėms alyvoms. MRV gali išmatuoti tiek srauto klampumo ribą, tiek oro pasipriešinimo ribą. MRV prognozuojama vidutinė siurbimo temperatūra (BPT) gerai koreliuoja su vidutine ribine variklio siurbimo temperatūra.

Brukfildo klampumas gali nustatyti klampos srauto ribą, o šioje lentelėje pateikiamas įvairių tipų klampos indekso gerintojų poveikis žemos temperatūros siurbimo našumui.

 

5. Aukšta temperatūra, didelis šlyties greitis (HTHS)

 

Aukštos temperatūros didelės šlyties (HTHS) yra variklio alyvos klampumo stabilumo rodiklis esant aukštai temperatūrai ir dideliam šlyties greičiui, kuris atspindi variklio alyvos gebėjimą išlaikyti tepimą esant aukštai temperatūrai ir aukštai šlyties sąlygoms.HTHS galime tiesiog suprasti kaip alyvos plėvelės stiprumą.

Klampumas turi lemiamą reikšmę tepimui. Daugiarūšės variklinės alyvos klampumas aukštoje temperatūroje yra tikrinamas mažo šlyties greičio kapiliariniu viskozimetru, siekiant išmatuoti kinematinę klampą 100 laipsnių kampu. Kelių pakopų alyvos sistemos neniutono skysčių klampumas, išmatuotas mažo šlyties kapiliaru, negali atspindėti variklio klampumo, kai darbo temperatūra yra aukšta (150 laipsnių) ir didelis šlyties greitis (106 s).^-1). 

Tyrimas rodo, kad tariamasis klampumas matuojamas esant 150 laipsnių temperatūrai ir 10 šlyties greičiui⁶s^-1turi gerą koreliaciją su variklio guolio susidėvėjimu. Kai 1995 m. buvo peržiūrėtas SAE J300, buvo pridėtas kiekvienos klampos klasės minimalus aukštos temperatūros ir didelio šlyties (aukštos temperatūros, didelio šlyties greičio, HTHS) klampumas. Aukšta temperatūra ir didelis šlyties klampumas matuojami esant labai dideliam šlyties greičiui (10⁶ s^-1) ir temperatūra (150 laipsnių), kuri yra panaši į pastovios būsenos veikiančių karterio guolių srauto aplinką.

 

Paprastai aukštos kokybės klampumo indekso geriklis turi būti ne tik stiprusstorinimo gebėjimaiirgeras šlyties stabilumasbet ir reikalauja geroveikimas žemoje temperatūrojeirdidelis šiluminės oksidacijos stabilumas.

Klampumo indeksą gerinančių medžiagų cheminė struktūra yra glaudžiai susijusi su jų veikimu. Angliavandenilių pagrindu pagaminti aukšti polimerai, tokie kaip OCP, turi puikų klampumą didinantį poveikį, tačiau jų gebėjimas pagerinti klampos indeksą (VI) nėra toks geras.

Kita vertus, polimerai, kurių sudėtyje yra polinių grupių, tokių kaip PMA, nėra tokie veiksmingi kaip OCP, kad sutirštėtų tepalą, tačiau jie turi puikias VI pagerinimo galimybes ir taip pat gali sumažinti stingimo temperatūrą.

 

Tipiški klampos indekso gerintojai

 

 

Kelių dažniausiai naudojamų klampos indekso gerinimo priemonių savybių palyginimas (VII)