Общо въведение в подобрителите на вискозитетния индекс за лубриканти

Съдържание на тази статия.

Имена на добавките за контрол на вискозитета - как хората наричат ​​този химикал.

Главна история на подобрителя на вискозитета

Защо подобрителите на вискозитетния индекс са толкова важни? - Стойността на подобрителите на вискозитетния индекс (VII) в смазочните материали.

Подобрете вискозитетно-температурните характеристики на смазочните материали

Намалете консумацията на енергия, минимизирайте износването и намалете триенето в машините

Опростете смазочните продукти

Увеличава производството на смазочни масла с висок вискозитет

Ефективност на подобрител на вискозитетния индекс

Стабилност на срязване

Способност за сгъстяване

Термична/окислителна стабилност

Нискотемпературна производителност

Висока температура, висока скорост на срязване (HTHS)

Типични подобрители на вискозитетния индекс

Сравнение на свойствата на няколко често използвани подобрители на индекса на вискозитет （VII）

 

 

Вискозитетът на смазочното масло намалява с повишаване на температурата иИндекс на вискозитет (VI)е индикатор за измерване на степента на промяна на вискозитета с температурата. Колкото по-висок е VI на маслото, толкова по-малка е степента на промяна на вискозитета с температурата. Обикновено индексът на вискозитет на минералното масло (парафинова основа) обикновено е 96-120, за да се подготви масло с многоградевен двигател с вътрешно горене (двигател с ICE или IC) с отлични вискозитетно-температурни характеристики и други промишлени смазочни материали с висок индекс на вискозитет да добавите подобрител на вискозитетния индекс (VII) или да използвате синтетично базово масло.

Имена на добавките за контрол на вискозитета- Как хората наричат ​​този химикал

 

Добавките за контрол на вискозитета са известни и с няколко други имена, включително:

• Модификатори на вискозитета (VM)
• Подобрители на вискозитетния индекс (VII)
• Подобрители на вискозитета
• Сгъстители
• Добавки за сгъстяване
• Стабилизатори на вискозитета
• Подобрители на вискозитета

 

Тези термини често се използват взаимозаменяемо за обозначаване на добавки, които помагат за контролиране на вискозитета на смазочните материали при различни работни условия.

 

Главна история на подобрителя на вискозитета

 

• По-рано през 30-те години на миналия век високомолекулното съединение се използва за хидравлично масло и масло за оръдия, за да се подобри вискозитетно-температурното представяне.
• Полиизобутилен (PIB)е един от първите VII, които ще бъдат разработени. През 30-те години на миналия век изследователи от Standard Oil Company (сега ExxonMobil) разработиха процес за производство на PIB с високо молекулно тегло, който имаше по-добри свойства за подобряване на VI.
• Полиметакрилат, (PMA)е разработен за първи път през 50-те години на миналия век като заместител на синтетичен каучук. През 70-те години на миналия век изследователите започнаха да изследват използването на PMA като VII в смазочни материали. Те откриха, че PMA имат отлична стабилност на срязване, добри характеристики при ниски температури и устойчивост на окисление.
• Етилен пропилен съполимер (EPC)илиОлефинови съполимери (OCP)са разработени за първи път през 60-те години на миналия век като заместител на полиизобутилена (PIB), който беше доминиращият VII по това време. OCP са съполимери на алфа-олефини и други мономери, като етилен и пропилей. През 70-те и 80-те години OCP се използва широко в производството на двигателни масла и други смазочни материали. Те бяха особено популярни в Северна Америка, където бяха използвани за подобряване на работата при ниски температури.
• 70-те години на 20-ти век: Разработена е Shell ChemicalСтирен-изопренови полимери, които са известни със своята добра устойчивост на срязване и характеристики при ниски температури, което ги прави широко използвани в подобрители на индекса на вискозитет за масла за автомобилни двигатели.

 

Тези полимерни съединения се наричат ​​сгъстяващи добавки или подобрители на вискозитетния индекс.

 

например добавянето на PMA към минералното масло може ефективно да подобри вискозитета му, особено при високи температури. Това съединение обикновено се нарича подобрител на вискозитета поради способността му да влияе на вискозитетно-температурните характеристики на маслото. По-конкретно, той подобрява вискозитетния индекс на маслото, поради което е известен също като подобрител на вискозитетния индекс.

 

Пазарният дял на подобрителите на вискозитетния индекс нараства поради бързото развитие на многостепенните смазочни материали. Многостепенните моторни масла изискват подобрен индекс на вискозитет, за да запазят ефективността си в широк диапазон от температури. В резултат на това подобрителите на вискозитетния индекс станаха основни в смазочната индустрия. Според статистиката тези VII съставляват около 22,5% от общото потребление на добавки за смазочни материали.

 

Защо подобрителите на вискозитетния индекс са толкова важни? - Стойността на подобрителите на вискозитетния индекс (VII) в смазочните материали.

 

Подобрете вискозитетно-температурните характеристики на смазочните материали

 

Една от ключовите причини, поради които подобрителите на вискозитетния индекс (VII) добавките са високо ценени е, че подобряват вискозитетно-температурните характеристики на смазочните материали. Смазочни материали с добавки VII, като двигателни масла, трансмисионни масла и хидравлични масла, показватдобро представяне при ниска температура и смазване при висока температура, което е от съществено значение за осигуряване на безпроблемна работа и защита на машините. Освен това смазочните материали с добавки VII могатотговарят на изискванията за множество степени на вискозитет, което ги прави универсални и подходящи за използване в различни приложения и условия през цялата година.

 

Намалете консумацията на енергия, минимизирайте износването и намалете триенето в машините

 

Подобрителите на вискозитетния индекс играят решаваща роля за намаляване на консумацията на енергия, минимизиране на износването и намаляване на триенето в машините. В сравнение с еднокласните смазочни материали, многостепенните смазочни материали, формулирани с подобрители на индекса на вискозитет, консумират по-малко смазочни материали и мазут, което води до значително намалено механично износване. Многостепенните смазочни материали имат по-плавно вискозитетно-температурно представяне, с по-малки вариации на вискозитета при температурни промени в сравнение с еднокласните смазочни материали. Това осигурява адекватно смазване на движещите се части при високи температури, намалявайки износването. При ниски температури многостепенните смазочни материали имат по-нисък вискозитет от еднокласните масла, което улеснява стартирането на двигателя и пести енергия. В сравнение с еднокласни масла със същото ниво на вискозитет, като SAE 10W/30 спрямо SAE 30, многокласните масла могат да спестят до 2% до 3% от разхода на гориво.

 

Опростете смазочните продукти

 

Подобрителите на вискозитетния индекс играят критична роля в опростяването на смазочните продукти. Например, универсалните смазочни материали за трактори могат да служат едновременно като двигателно масло, трансмисионно масло, трансмисионна течност и спирачно масло, благодарение на използването на подобрители на индекса на вискозитет. Това опростява инвентара на необходимите смазочни продукти, намалявайки разходите, свързани със съхранението и управлението на множество смазочни материали. В допълнение, използването на универсални смазочни материали може да доведе до по-малко объркване и грешки при избора и прилагането на смазочни материали, което в крайна сметка допринася за подобряване на производителността и надеждността на оборудването. Способността да се опростят смазочните продукти чрез използването на подобрители на вискозитетния индекс ги направи ценен компонент в индустрията за смазочни материали.

 

Увеличава производството на смазочни масла с висок вискозитет

 

Поради ограничената наличност на източници на базови масла с висок вискозитет, подобрителите на индекса на вискозитет са се превърнали в основни съставки в смазочните масла. Чрез добавяне на подобрители на индекса на вискозитет към базови масла с нисък вискозитет, полученото масло може да замени базовите масла с висок вискозитет, което увеличава производството на смазочни масла с висок вискозитет и прави по-рационално използване на ресурсите.

В двигателните масла подобрителите на вискозитетния индекс са от решаващо значение за създаването на многостепенни двигателни масла, които са по-малко зависими от температурата. Всъщност подобрителите на индекса на вискозитета са жизненоважен компонент на двигателните масла според спецификацията на ILSAC GF-5 моторното масло за леки автомобили. Многостепенните двигателни масла, формулирани с подобрители на индекса на вискозитет, могат да поддържат вискозитет при високи температури и условия на високо срязване, като същевременно гарантират, че смазочните масла могат да се изпомпват при ниски температури.

 

В течности за задвижване, като трансмисионни масла и течности за автоматични трансмисии, подобрителите на индекса на вискозитет служат за минимизиране на промените във вискозитета във възможно най-широкия диапазон на работна температура, като същевременно поддържат добра стабилност на срязване. Най-често използваният подобрител на индекса на вискозитет е в многостепенните двигателни масла, които представляват приблизително 60% от всички смазочни масла. Количеството подобрител на индекса на вискозитет, използвано в моторните масла, може да достигне до 15% (масова част). Сред различните видове добавки подобрителите на индекса на вискозитет се използват в най-големи количества, представляващи около 23% от всички продажби на добавки.

 

Понастоящем енергоспестяващите смазочни масла с по-добра икономия на гориво са многостепенни двигателни масла, комбинирани от базови масла с нисък вискозитет с модификатори на триене, подобрители на индекса на вискозитет и депресанти на точката на течливост. Подобрителите на вискозитетния индекс могат да намалят загубата на триене в смесените и хидродинамичните зони на смазване, докато модификаторите на триене могат да намалят загубите на триене в граничните и смесените зони на смазване. С правилната формула подобрителите на вискозитетния индекс и модификаторите на триенето могат да работят заедно за намаляване на триенето и подобряване на енергийната ефективност на смазочните масла.

 

Ефективност на подобрител на вискозитетния индекс

 

1. Стабилност на срязване

 

Стабилността на срязване е способността на полимера да устои на напрежението на срязване, което е решаваща характеристика на подобрителите на вискозитетния индекс. Когато подобрител на индекса на вискозитет има лоша стабилност на срязване, основната верига на полимера ще се счупи под действието на напрежението на срязване, което води до спад на вискозитета. В резултат на това смесеното смазочно масло не може да поддържа първоначалния си вискозитет, което води до повишено износване и разход на гориво. За повече, моля, щракнетеСтабилност на срязване и подобрител на индекса на вискозитет в лубриканта.

 

2. Способност за удебеляване

 

Способността за сгъстяване е много важна характеристика на подобрителя на вискозитетния индекс. Колкото по-голяма е сгъстяващата способност на подобрителя на индекса на вискозитет, толкова по-малка е дозировката и по-ниска е цената на универсалната смазка.
Способността за сгъстяване на полимера зависи главно от относителната молекулна маса на подобрителя на вискозитетния индекс, въглеродния брой на главната верига на молекулата (-[-CH2-]-) и формата в базовото масло .
Редът на способността за сгъстяване на наличните в търговската мрежа подобрители на индекса на вискозитет е както следва:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

 

3. Термична/окислителна стабилност

 

Термичната/окислителна стабилност е друг важен индекс за оценка на VII. Подобрителите на вискозитетния индекс са подложени на високотемпературно окисление и термоокислително разлагане при действителна употреба и разлагането ще доведе до редица проблеми като намаляване на вискозитета, повишаване на киселинната стойност и увеличаване на въглеродните отлагания в пръстеновидните канали. Високомолекулните полимери обикновено не претърпяват очевидно термоокислително разлагане под 60 градуса и започват да се разлагат термоокислително при 100-200 градуса. Термоокислителната стабилност на полимера е свързана със структурата на VII.

 

Редът на окислителната стабилност на предлагания в търговската мрежа VII е:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

 

4. Нискотемпературна производителност

 

Нискотемпературният вискозитет на моторните масла е решаваща реологична характеристика. За да може автомобилът да стартира при студено време, вискозитетът на моторните масла в лагерите трябва да бъде под критична стойност. Тази стойност се определя чрез експерименти със способността за стартиране на двигателя при ниска температура и е дефинирана в рамките на SAE J300 за всички степени "W".

Подобрител на вискозитетния индексима важно влияние върху нискотемпературните характеристики на многостепенните моторни масла и има две критични стойности, показващи индекса на нискотемпературни характеристики на многостепенните моторни масла:стартиране при ниска температура и изпомпване при ниска температура.

 

Възможност за стартиране при ниска температура

Има много фактори, които влияят на способността за стартиране при ниска температура, един от най-важните показатели е вискозитетът при ниска температура, колкото по-малък е вискозитетът при ниска температура, толкова по-лесно е да стартирате.
В общи линии,Симулатор за завъртане на студено (CCS)се използва за измерване на видимия вискозитет на универсално масло при ниски температури. Симулаторът за студен старт е реометър, работещ при висока скорост на срязване при фиксирана температура на околната среда, за да симулира потока на смазочно масло в лагерите на двигателя при стартиране. След като двигателят бъде стартиран, маслото също трябва да може да тече свободно в маслената помпа и да се разпределя към различните маслопроводи на двигателя.
Нискотемпературните свойства на различните VII са доста различни и PMA показва по-нисък вискозитет в широк диапазон от скорости на срязване, така че PMA има най-доброто CCS представяне. Молекулярната верига на PIB е сравнително твърда, тъй като има много метилови странични вериги и нейният вискозитет нараства бързо при ниски температури, така че нискотемпературното представяне на PIB е най-лошото.

Нискотемпературна изпомпваща способност на моторното масло

Когато двигателят се стартира при ниска температура, налягането на маслото в системата за смазочно масло трябва да се нормализира за кратко време, за да се гарантира, че всички части на двигателя се смазват навреме, в противен случай това ще доведе до износване. Способността на двигателното масло да се изпомпва към различни части на двигателя се нарича капацитет на изпомпване.

Изпомпваемостта на моторното масло зависи от привидния вискозитет при условията на изпомпване. Тестовете показват, че нискотемпературният вискозитет при изпомпване на многостепенно масло не е по-висок от 3Pa·s, което може да осигури доставка на масло при изпомпване, и този вискозитет се нарича критичен вискозитет при изпомпване. Температурата, при която се достига критичният вискозитет на изпомпване, се нарича критична температура на изпомпване, която се измерва с миниротационен вискозиметър (MRV). MRV е реометър с ниска скорост на срязване, използван за симулиране на способността за изпомпване на многоградното моторно масло на превозно средство след работа на празен ход в продължение на два дни при студено време.

SAE J300 също така определя горните граници на вискозитета на MRV за всички двигателни масла от клас "W". MRV може да измерва както границата на потока на вискозитета, така и границата на въздушното съпротивление. Средната температура на изпомпване (BPT), предвидена от MRV, има добра корелация със средната гранична температура на изпомпване на двигателя.

Вискозитетът на Brookefield може да определи границата на вискозитетния поток и Следващата таблица изброява ефектите на различните видове подобрители на вискозитетния индекс върху производителността на изпомпване при ниска температура.

 

5. Висока температура, висока скорост на срязване (HTHS)

 

Високотемпературно високо срязване (HTHS) е индикатор за стабилността на вискозитета на двигателното масло при висока температура и голямо срязване, което отразява способността на двигателното масло да поддържа смазване при висока температура и условия на високо срязване.Можем просто да разберем HTHS като сила на масления филм.

Вискозитетът има решаващо значение за смазването. Високотемпературният вискозитет на универсалното моторно масло се тества с капилярен вискозиметър с ниска скорост на срязване за измерване на кинематичния вискозитет при 100 градуса. За не-нютонови течности на многостепенна маслена система, вискозитетът, измерен от капиляра с ниско срязване, не може да отразява вискозитета на двигателя при работни условия на висока температура (150 градуса) и висока скорост на срязване (106 s^-1). 

Изследването показва, че привидният вискозитет, измерен при температура от 150 градуса и скорост на срязване от 10⁶s^-1има добра корелация с износването на лагера на двигателя. Когато SAE J300 беше преразгледан през 1995 г., беше добавен минималният вискозитет при висока температура и високо срязване (висока температура, висока скорост на срязване, HTHS) за всеки вискозитетен клас. Висока температура и висок вискозитет на срязване се измерват при много висока скорост на срязване (10⁶ s^-1) и температура (150 градуса), което е подобно на средата на потока на работещи лагери на картера в стационарно състояние.

 

Като цяло, висококачественият подобрител на индекса на вискозитет не само трябва да притежава силенспособности за сгъстяванеидобра устойчивост на срязванено изисква и добропроизводителност при ниски температуриивисока устойчивост на термично окисляване.

Химическата структура на подобрителите на индекса на вискозитет е тясно свързана с тяхната производителност. Полимерите с високо съдържание на въглеводороди, като OCP, имат отлични ефекти за повишаване на вискозитета, но способността им да подобряват индекса на вискозитет (VI) не е толкова добра.

От друга страна, полимерите, съдържащи полярни групи, като PMA, не са толкова ефективни, колкото OCP, за сгъстяване на лубриканта, но имат отлични способности за подобряване на VI и могат също така да намалят точката на течливост.

 

Типични подобрители на вискозитетния индекс

 

 

Сравнение на свойствата на няколко често използвани подобрители на индекса на вискозитет （VII）