Detergensadditive in Motorölen verstehen: Ein Überblick

Inhalt

Was ist ein Reinigungsmittel für Verbrennungsmotorenöle?

Funktionen von Reinigungsmitteln

Säureneutralisierungsfähigkeit

Reinigungsfähigkeit

Streuung

Solubilisierung

Leistungsvergleich der wichtigsten Reinigungsmittel

Arten von Reinigungsmitteln für Schmierstoffe.

Sulfonat

Alkylphenolate und geschwefelte Alkylphenolate

 

Was ist ein Reinigungsmittel für Verbrennungsmotorenöle?

 

 

Reinigungsmittel (für Verbrennungsmotorenöle) ist eine Chemikalie, die Motorteile reinigen und sauber halten kann und dabei hilft, unerwünschte Feststoffpartikel im Motoröl zu suspendieren. Reinigungsmittel hat vier Funktionen: Säureneutralisierung, Reinigung, Dispersion und Solubilisierung.

In Motorölformulierungen verwenden die meisten Reinigungsmittel alkalische Metallseifen, um organische oder anorganische Säuren zu neutralisieren, die bei der Oxidation oder Verbrennung entstehen.

Reinigungsmittel werden im Allgemeinen mit kombiniertDispergiermittelUndZDDPund werden hauptsächlich in Ölen für Verbrennungsmotoren verwendet.

 

• Im Jahr 1943 entdeckten die Vereinigten Staaten, dass Dieselmotorenöl, dem organische Carbonsäure-Metallseifen wie öllösliche Fettsäuren oder Naphthensäuren zugesetzt wurden, das Problem erhöhter Kohlenstoffablagerungen in Kolbenringnuten lösen konnte. Wegen dieser Art wird es als Detergenz bezeichnet Öllösliche Metallseife hat eine ähnliche Reinigungswirkung wie wasserlösliche Seife.
• Die Forschung zu Waschmitteln begann mitMetallseifenund wurde mit Fettsäuren und Naphthensäureseifen populär. Da die meisten Fettsäuremetallsalze und Naphthensäuremetallsalze auch Oxidationskatalysatoren für Schmieröl sind, wurden sie mit der Entwicklung der Schmierstoffindustrie durch Sulfonate, Phenate und Phosphate ersetzt.
• In modernen Schmiermitteln sind Additive die beliebtesten ReinigungsmittelSulfonate, Geschwefelte Alkylphenate, Phosphonothiolat, Alkylsalicylateund Naphthenate. Die fünf Reinigungsmittelarten werden zunächst mit Neutralsalzen aufgetragen.
• In den späten 1940er und frühen 1950er Jahren begannen sich die Menschen mit der Verbreitung leistungsstarker, aufgeladener Dieselmotoren und schwefelhaltiger Kraftstoffe sowie einem größeren Verständnis für die Neutralisierung von Reinigungsmitteln weiterzuentwickelnbasische ReinigungsmittelUndüberbasische Reinigungsmittel.
• Ende der 1950er Jahre wurden Waschmittelprodukte mit einem Grundwert von 250 mg KOH/g entwickelt.
• Gegenwärtig wird die Menge an Produkten mit hoher Basiszahl in den meisten modernen Schmierstoffadditiven verwendet, und der Basiswert kann bis zu 400–500 mg KOH/g erreichen. Mehr als 75 Prozent der Reinigungsmittel werden in Benzinmotorenölen und Dieselmotorenölen verwendet. Die Waschmitteldosierung in Automotorenöl kann 3 bis 15 Prozent erreichen, und der Gehalt in Schiffsmotorenöl wird sogar noch höher sein. Marine-Zylinderöle (TBN 100) enthalten bis zu 30 Prozent Additive, die meisten dieser Additive sind Detergenzien.

 

 

Funktionen von Reinigungsmitteln

 

Säureneutralisierungsfähigkeit
Die meisten Waschmittel haben einen Basiswert, und einige haben einen hohen Basiswert, der als a bezeichnet wirdGesamtbasiszahl (TBN), und TBN steht für die Fähigkeit, Säuren zu neutralisieren. Verschiedene Metallsalze haben unterschiedliche Säureneutralisierungsfähigkeiten.

Alkalische Sulfonat- und Phosphatwaschmittel sind starke Säure-starke Alkalisalze, und nur der überalkalische Teil des Waschmittels, also Carbonat und Hydroxid, kann die Säurefähigkeit neutralisieren, während neutrale Sulfonate und Phosphate Seifen sind und keine Fähigkeit haben, Säuren zu neutralisieren . Basische Carboxylate, Salicylate und Phenate sind jedoch Salze starker Basen und schwacher Säuren, was sie zu Lewis-Basen macht. Nicht nur der überalkalische Teil hat die neutralisierende Wirkung, sondern auch die Seife hat die Fähigkeit, die Säure zu neutralisieren.

Waschmittel mit hohem Basenwert sind im Allgemeinen eine Kombination aus Carbonaten (CaCO).₃, BaCO₃, MgCO₃, N / A₂KO₃, Li₂KO₃usw.) und Metallhydroxide [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] und andere Kolloide im Superteilchenzustand werden in neutralen Detergenzien auf Metallbasis dispergiert.

Überalkalisierte Reinigungsmittel mit hohen Alkalireserven können die durch Oxidation entstehenden Säuren von Schmieröl und Heizöl kontinuierlich neutralisieren, sie vor einer weiteren oxidativen Kondensation schützen und so die Harzablagerungen im Motor reduzieren. Gleichzeitig kann es auch das bei der Verbrennung schwefelhaltiger Kraftstoffe entstehende Schwefeloxid neutralisieren und so verhindern, dass es Schmieröl sulfoniert;

Es kann auch die bei der Verbrennung von Benzin entstehende Carbonsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure usw. neutralisieren und verhindern, dass sie weiter auf Kohlenwasserstoffe einwirken.

Durch die Neutralisierung dieser anorganischen Säuren und organischen Säuren wird die Korrosion dieser sauren Substanzen an den Metallteilen des Motors verhindert, was besonders wichtig für Dieselmotorenöle und Schiffsöle ist, die Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt verwenden.

 

Reinigungsfähigkeit

Das Reinigungsmittel liegt in Form von Mizellen im Öl vor und adsorbiert stark an unerwünschten Harzfilmen und Kohlenstoffablagerungen. Es kann den am Kolben haftenden Harzfilm und die Kohlenstoffablagerungen abwaschen und im Öl verteilen.

Im Allgemeinen gilt: Je stärker die Dispergiereigenschaften, desto stärker sind die Eigenschaften.

 

Streuung

Das Reinigungsmittel kann die entstandenen kleinen Feststoffpartikel wie Kolloid- und Kohlenstoffpartikel absorbieren und im Öl verteilen, wodurch verhindert wird, dass sie zu großen Partikeln agglomerieren, die am Zylinder haften oder sich als Schlamm absetzen.

 

Solubilisierung

Unter Solubilisierung versteht man das Phänomen, dass flüssige gelöste Stoffe, die ursprünglich in Öl unlöslich waren, durch die Zugabe einer kleinen Menge Tensid aufgelöst werden.

Bei Reinigungsmitteln handelt es sich um einige Tenside, die oft als Mizellen in Öl dispergiert sind und sauerstoffhaltige Verbindungen mit Hydroxyl- und Carbonylgruppen, nitrohaltige Verbindungen, Schlamm, Ruß und Wasser auflösen können. Diese Stoffe sind die Zwischenprodukte zur Bildung des Lackfilms. Sie werden im Zentrum der Mizellen gelöst und von den Additivmolekülen umgeben, die die Mizellen bilden. Dadurch wird eine weitere Oxidation und Kondensation verhindert und die Bildung von Farbfilmen und Kohlenstoffablagerungen verringert. Tatsächlich ist die Solubilisierung der Ablagerungsvorläufer durch Detergenzien, dh die Fähigkeit, diese hochreaktiven funktionellen Gruppen weniger aktiv zu machen und dadurch ihre Umwandlung in Ablagerungen zu verhindern, viel weniger solubilisierend als viele aschefreie Dispergiermittel.

 

Im Wesentlichen besteht das Waschmittel aus demLipophile Gruppe, Polargruppe und Hydrophile Gruppe.Wie die folgende Tabelle:

 

ARTIKEL	Lipophile Gruppe	Polargruppe	Hydrophile Gruppe	Molekulare Struktur
Sulfonat	Alkylaryl	Sulfonsäuregruppe	Ca, Mg, Ba, Na
Alkylphenole und geschwefelte Alkylphenate	Alkylaryl	Phenolisches Hydroxyl	Ca, Ba
Alkylsalicylate	Alkylaryl	Salicylat	Ca, Mg, Ba
Thiophosphat	Polyisobutylen n=17-20	Phosphorothioat oder Phosphorsäure	Ca, Ba

 

Die Wasch- und Dispergierleistung der wichtigsten Wasch- und Dispergiermittel

Schmierstoffzusätze	Fähigkeit zur Solubilisierung		Dispersionsfähigkeit			Reinigungsfähigkeit
	Fest / Prozent	Pyruvat/(mmol/kg)	Zersetzungsprodukte organischer Säuren/Prozent	Asphalt/Prozent	Ruß / Prozent	Verhindern Sie die Adsorption von Ruß/Prozent	Reinigen Sie den adsorbierten Ruß/Prozent	Verhindern Sie die Adsorption von Ruß unter elektrischem Feld/Prozent
Calciumalkylsalicylat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkylphenolat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Bariumthiophosphat	——	346	——	——	40	——	——	90
Calcium-Alkylphenolsulfid	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesiumsulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Calciumsulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Succinimid	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Leistungsvergleich der wichtigsten Reinigungsmittel

ARTIKEL	Streuung	Säureneutralisation	Solubilisierung	Anti-Rost	Antioxidation
Neutrales, basisches Sulfonat	Mitte	Mitte	Mitte	Ja	NEIN
Hochbasische Sulfonate	Mitte	hoch	Mitte	Ja	NEIN
Neutrales, basisches Phenat	niedrig	Mitte	niedrig	NEIN	Ja
Hochbasisches Alkylphenolat	niedrig	hoch	niedrig	NEIN	Ja
Alkylsalicylat	niedrig	Mitte	niedrig	NEIN	Ja
Thiophosphat	Mitte	Mitte	Mitte	NEIN	Ja

 

Arten von Reinigungsmitteln für Schmierstoffe.

 

Je nach Rohstoffquelle lassen sich Sulfonatwaschmittel einteilen in:

• Erdölsulfonat;
• Synthetisches Sulfonat.

 

Nach der Basenzahl werden Sulfonate eingeteilt in:

• Neutrales Sulfonat;
• Sulfonat mit mittlerer Basenzahl;
• Sulfonat mit hoher Basenzahl;
• Sulfonat mit superhoher Basenzahl.

 

Je nach Metallart:

• Calciumsulfonat;
• Magnesiumsulfonat;
• Natriumsulfonat;
• und Lithiumsulfonat.

 

Sulfonat

 

Calciumsulfonatist das am häufigsten verwendete Sulfonatwaschmittel.

 

Aufgrund des geringen Aschegehalts vonMagnesiumsulfonatEs erfüllt die Anforderungen an aschearmes Schmieröl und weist eine gute Rostbeständigkeit auf. Es wird hauptsächlich in hochwertigen Benzinmotorenölen verwendet und besteht relativ einfach den MS Ⅱ D-Rosttest.

 

Da Bariumsalz ein Schwermetall und giftig ist, wird seine Anwendung immer seltenerBariumsulfonatwird als Schmierölwaschmittel nahezu vollständig eliminiert. Aber Bariumsulfonat hat eine hervorragende Rostschutzwirkung auf verschiedenen Metallen und eignet sich zur Verwendung alsAnti-Rost-Additiv.

 

Das überalkalisierte Calciumsulfonat entsteht durch Dispergieren der überschüssigen Base in den Mizellen in Form von Calciumcarbonat (CaCO3), um ein überalkalisiertes Sulfonat zu bilden. Das Verhältnis von Calciumsalz (m), dispergiert als Calciumcarbonat, zu Calciumsalz von Sulfonat (n) übersteigt 30:1.

 

Neutrale oder niedrigbasische Sulfonate haben eine bessere Dispergierwirkung auf Ruß und andere Substanzen, während überbasische Sulfonate ein besseres Neutralisationsvermögen und eine bessere Reinigungswirkung bei hohen Temperaturen aufweisen.
Sulfonat kann fest auf der Oberfläche des Eisenmetalls adsorbiert werden und bildet einen undurchlässigen Schutzfilm, der seine Funktion gewährleistetgute Rostschutzleistung.

Im Vergleich zu Salicylat und Phenat ist Sulfonat in Bezug auf Solubilisierung und Dispersion besser als Salicylat und Phenat, aber unter rauen Hochtemperaturbedingungen sind die Neutralisationsgeschwindigkeit und die Reinigungswirkung schlechter als bei Salicylat und Phenat.
Insbesondere alleSulfonatzusätze haben schlechte Antioxidations- und Korrosionsschutzeigenschaften, UndHochbasische Sulfonatzusätze fördern sogar die Oxidation.
Um den Mangel an Antioxidationsmittel auszugleichen, ist es neben der Mischung verschiedener Sulfonate mit hohem und niedrigem Basengehalt in modernen Motorölen wichtiger, Sulfonate in Kombination mit geschwefelten Alkylsalzen, Dispergiermitteln sowie Antioxidantien und Antioxidantien zu verwenden -Korrosionszusätze.

Im Allgemeinen hat Sulfonatgute Waschwirkung bei hohen Temperaturen, starke Neutralisierungsfähigkeit,gute Rostbeständigkeit, Undetwas Dispergierbarkeit. Der Rohstoff ist leicht zu beschaffen und der Preis ist günstig. Es kann mit anderen Additiven vermischt werden, um verschiedene Öle für Verbrennungsmotoren herzustellen. Es wird auch für Schiffszylinder- und Motoröle verwendet.

 

Alkylphenolate und geschwefelte Alkylphenolate

 

Alkylphenolwaschmittel ist eines der Motorölwaschmittel, das Ende der 1930er Jahre auf den Markt kam. Von Anfang an wurde diese Art von Additiv schnell zu verschiedenen Derivaten verarbeitet, wie zum Beispiel zu geschwefeltem Alkylphenat, Formaldehyd-Kondensations-Alkylphenat und Amin-Formaldehyd-Kondensations-Alkylphenat.

Seit den 1950er Jahren wurden mit der Entwicklung verschiedener Hochleistungsdieselmotoren und dem Einsatz schwefelreicher Kraftstoffe nach und nach Alkylphenol-Reinigungsmittel entwickelt, um die Probleme erhöhter Kohlenstoffablagerungen auf Kolben sowie Korrosion und Verschleiß von Zylinderlaufbuchsen wirksam zu lösen Hochbasisprodukte mit TBN 200~250.

Die am häufigsten verwendeten Alkylphenolsalze sind Calciumsalze und Magnesiumsalze, und die am häufigsten verwendeten sind Calciumsalze.
Allerdings ist die Leistung von reinem Alkylphenolat schlecht und es ist schwierig, es zu metallisieren, um hochbasische Produkte herzustellen, sodass geschwefeltes Salz-Alkylphenolat und Alkylphenolat fast gleichzeitig auftauchen und heute weltweit am häufigsten verwendet werden. Es verfügt über ein breites Artenspektrum und sein Verbrauch ist nach Sulfonaten der zweitgrößte, und alkalische Phenolate machen ein Drittel des Marktes für Schmiermittel- und Reinigungsmitteladditive aus.

 

Zu den geschwefelten Alkylphenolaten zählen nach der Basenzahl:

 

 

• Niedrigbasiges geschwefeltes Alkylphenolat (TBN100);
• Mittelbasisches geschwefeltes Alkylphenolat (TBN150);
• Hochbasisches geschwefeltes Alkyphenat (TBN250);
• Superhochbasisches geschwefeltes Alkylphenolat-Calcium (TBN300).

 

 

Eigenschaften von geschwefeltem Phenat:

 

• Geschwefeltes Alkylphenat lässt sich leicht im Ölmedium dissoziieren und weist daher eine besondere Wirkung aufgute NeutralisationsfähigkeitUndausgezeichnete Antioxidations- und KorrosionsschutzwirkungEigenschaften.

• Besonders hervorzuheben ist geschwefeltes Alkylphenatgute Waschwirkung bei hohen Temperaturenund ist besonders wirksam bei der Unterdrückung von Kohlenstoffablagerungen in der oberen Ringnut von aufgeladenem Dieselmotoröl. Es ist eines der unverzichtbaren Additive für aufgeladenes Dieselmotorenöl;

• Aufgrund seiner Eigenschaften wird geschwefeltes Alkylphenat häufig in verschiedenen Ölqualitäten für Verbrennungsmotoren verwendetGutes Alkaliretentions- und Wasserabscheidevermögenund ist immer noch einer der Hauptzusätze von Schiffsschmierölen.

 

Der Unterschied zwischen Phenatwaschmitteln und Sulfonatwaschmitteln:

 

Sowohl hochbasisches Sulfonat als auch hochbasisches Alkylphenol haben gute EigenschaftenSäureneutralisationsfähigkeit.

Hochbasisches Sulfonat kann die antioxidative Wirkung in Schmiermitteln verringern. Aber hochbasisches Alkylphenolat hat antioxidative Eigenschaften.

 

Geschwefeltes Alkylphenat wird mit anderen Detergenzien, Dispergiermitteln und ZDDP vermischt und wird häufig in verschiedenen Ölen für Verbrennungsmotoren verwendet, insbesondere in Ölen für aufgeladene Dieselmotoren, um Kohlenstoffablagerungen zu reduzieren. Es behält eine gute Alkalität bei und wird gut in Schiffszylinderölen verwendet. Daher wurde es in westlichen Ländern in großem Maßstab entwickelt und ist derzeit zu einem der wichtigsten Schmiermitteladditive geworden.