Đề tài Phụ gia cho dầu bôi trơn: Các chủng loại , tính chất, sản xuất dầu nhờn thưong phẩm, các cách phân loại dầu nhờn

Đề 10. Phụ gia cho dầu bôi trơn: Các chủng loại , tính chất, sản xuất dầu nhờn thưong phẩm, các cách phân loại dầu nhờn. Lời nói đầu. dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỉ XVIII, dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, dầu mỏ trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 đến 70% năng lượng sử dụng của mọi quốc gia trên thế giới đi từ dầu mỏ, 5 đến 6% từ năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân. Trong các sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ thì dầu nhờn là sản phẩm vô cùng quan trọng, có ý nghĩa sống còn đối với mọi nền kinh tế quốc dân. Hầu hết các ngành kinh tế, sản xuất đều có sử dụng các sản phẩm bôi trơn. Các chất bôi trơn hiện nay hầu hết đều có nguồn gốc từ dầu mỏ, thuật ngữ chất bôi trơn để chỉ các sản phẩm như dầu nhờn, mỡ bôi trơn, các chất lỏng thuỷ lực khác. Từ dầu khoáng, dầu nhờn được thêm vào các phụ gia quan trong khác để cải thiện các đặc tính tốt của dầu gốc và tăng cường các tính chất ưu việt khác. Các loại dầu nhờn này được sử dụng làm dầu nhờn thương phẩm. Tuy giá trị sản xuất của các sản phẩm chiến tỷ lệ nhỏ trong các sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ nhưng nó lại chiếm một vị trí vô cùng quan trọng. Không một loại máy móc, phương tiện, động cơ truyền động nào vận hành mà lại không cần sử dụng các sản phẩm bôi trơn để có thể làm việc lâu dài, an toàn, kinh tế. Việc chế biến và sản xuất các sản phẩm dầu bôi trơn không thể thiếu sự có mặt của các chất phụ gia, các chất phụ gia như đã nói chính là các chất nâng cao chất lượng của dầu nhờn, biến các sản phẩm dầu gốc có giá trị thấp thành các sản phẩm dầu nhờn thương phẩm có giá trị cao. Do vậy việc nghiên cứu ứng dụng các chất phụ gia là một mối quan tâm lớn của các nhà sản xuất dầu nhờn lớn trên thế giới và các nước có nguồn dầu mỏ thương mại. Mục lục. Đề bài 1 Lời nói đầu. 2 A. Thành phần hoá học và phân loại dầu nhờn. 5 1. Thành phần hoá học. 5 2. Công dụng của dầu bôi trơn 5 B. Dầu nhờn: Phân loại, các phụ gia và sản xuất dầu nhờn thương phẩm. 6 I. Phân loại dầu nhờn. 6 I.1. Theo ý nghĩa sử dụng. 6 1. Các loại dầu động cơ. 6 2. Các loại dầu công nghiệp. 7 I.2. Theo quy trình chế biến. 8 1. Dầu gốc. 8 2. Dầu nhờn tổng hợp. 8 I.3. Phân loại dầu mỡ theo độ đặc. 9 I.4. Phân loại theo chất lượng. 9 II. Phụ gia cho dầu bôi trơn. 11 II.1.Đặc tính chung của phụ gia. 11 II.2. Các chủng loại phụ gia. 12 1. Phụ gia chống oxy hoá 13 2. Các chất khử hoạt tính kim loại 14 3. Các chất ức chế ăn mòn. 15 4. Các chất ức chế gỉ. 16 5.Phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt (HD). 17 6. Các chất cải thiện chỉ số độ nhớt. 20 7. Các chất hạ điểm đông. 21 8.Những chất tạo nhũ/ khử nhũ. 23 9.Phụ gia chống tạo bọt. 24 10. Phụ gia diệt khuẩn. 25 11. Tác nhân bám dính. 26 12. Tác nhân làm kín. 27 13. Phụ gia chống mài mòn. 27 14. Phụ gia cực áp (EP). 28 15. Phụ gia biến tính ma sát (FM). 29 III. Sản xuất dầu nhờn thương phẩm. 29 1. Nguyên liệu chế biến dầu nhờn. 29 2. Sản xuất chế biến dầu gốc. 30 3.Công nghệ sản xuất dầu gốc kinh điển. 32 4. Pha chế dầu nhờn thành phẩm. 33 IV. Chuyển đổi các loại dầu. 34 1. Chuyển đổi dầu động cơ của các công ty dầu lớn trên thế giới. 34 2. Chuyển đổi dầu công nghiệp của các công ty dầu lớn trên thế giới. 34 Tài liệu tham khảo. 36 A .Thành phần hoá học & công dụng của dầu nhờn. 1. Thành phần hoá học. Do có các phân tử lượng lớn, thành phần hóa học của phân đoạn dầu nhờn rất phức tạp: các n- và izo –parafin ít, naphten và thơn nhiều. Dạng cấu trúc hỗn hợp tăng. Bảng số liệu sau cho ta các chất cấu tạo chủ yếu nên dầu nhờn gốc: % thể tích trong dầu nhờn N-parafin 13,7 Izo-parafin 8,3 Naphten 1 vòng 18,4 Naphten 2 vòng 9,9 Naphten 3 vòng 16,5 Hydrocacbon thơm 1 vòng + naphten 10,5 Hydrocacbon thơm 1 vòng + naphten 8,1 Hydrocacbon thơm 1 vòng + naphten 6,6 Hydrocacbon nhiều vòng với các chất phi hydrocacbon 8,0 2. Công dụng của dầu bôi trơn. a. Công dụng giảm ma sát. Mục đích cơ bản của dầu nhờn là bôi trơn giữa các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết chuyển động nhằm giản ma sát. Máy móc sẽ bị mòn ngay nếu không có dầu bôi trơn. Nếu chọn đúng dầu bôi trơn thì hệ số ma sát giảm từ 100 đến 1000 lần so với ma sát khô. Khi cho dầu vào máy với một lớp đủ dày, dầu sẽ xen kẽ giữa hai bề mặt. Khi chuyển động, chỉ có các phân tử dầu nhờn trượt lên nhau. Do đó máy móc làm việc nhẹ nhàng, ít bị mòn, giảm được công tiêu hao vô ích. b. Công dụng làm mát. Khi ma sát, kim loại nóng lên, như vậy một lượng nhiệt đã được sinh ra trong qua trình đó. Lượng nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ số ma sát, tải trọng, tốc độ. Tốc độ càng lớn thì lượng nhiệt sinh ra càng nhiều, kim loại sẽ bị nóng làm máy móc làm việc kém chính xác. Nhờ trạng thái lỏng, dầu chảy qua các bề mặt ma sát mang theo một phần nhiệt ra ngoài, làm cho máy móc làm việc tốt hơn. c. Công dụng làm sạch. Khi làm việc, bề mặt ma sát sinh ra mùn kim loại, những hạt rắn này sẽ làm cho bề mặt công tác bị xướt, hỏng. Ngoài ra có thể có cát, bụi, tạp chất ở ngoài trời rơi vào bề mặt ma sát. Nhờ dầu nhờn lưu chuyển qua các bề mặt ma sát, cuấn theo các tạp chất đưa về cacte dầu và được lắng lọc đi. d. Công dụng làm kín. Trong các động cơ, có nhiều chi tíêt truyền động phải làm kín va chính xác như piston – xylanh, nhờ khả năng bám dính tạo mang, dầu nhờn có thể góp phần làm kín các khe hở, không cho hơi bị dò rỉ, làm cho máy móc làm việc bình thường. e. Bảo vệ kim loại. Bề mặt máy móc, động cơ khi làm việc thường tiếp xúc với không khí, hơi nước, khí thải,... làm cho kim loại bị ăn mòn, hư hỏng. Nhờ dầu nhờn có thể làm thành màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại nên ngăn cách được các yếu tố trên, vì vậy kim loại được bảo vệ. b. dầu nhờn: phân loại, các phụ gia và sản xuất dầu nhờn thương phẩm. I. Phân loại dầu nhờn. I.1. Theo ý nghĩa sử dụng. Theo ý nghĩa sử dụng, dầu nhờn có hai loại chính, đó là: Dầu nhờn sử dụng cho mục đích bôi trơn ( gọi là dầu động cơ). Dầu nhờn không sử dụng cho mục đích bôi trơn ( dầu công nghiệp). 1. Các loại dầu động cơ. Hội các nhà kỹ sư ôtô Mỹ (SAE) đề ra một hệ thống phân loại dầu nhờn, hệ thống này được sử dụng rộng rãi nhất để phân loại dầu nhờn động cơ theo độ nhớt. Trong hệ thống phân loại theo độ nhớt này, dầu nhờn được chia làm hai nhóm: nhóm một có chữ W, nhóm hai không có chữ W. Loại đầu có chữ W được dùng ở nhiệt độ thấp hơn, việc phân loại dựa trên cơ sở độ nhớt ở nhiệt độ thấp tối đa và nhiệt độ bơm thấp nhất cũng như độ nhớt cực tiểu ở 1000 C. Độ nhớt ở nhiệt độ thấp được đo bằng thiết bị đa nhiệt phương pháp ASTM D2602 là phương pháp thử dùng cho độ nhớt biểu kiến của dầu động cơ ở nhiệt độ thấp với mô hình tay quay ổ lạnh. Những dầu không có chữ W được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn và việc phân loại chỉ dựa trên độ nhớt ở 1000 C. Chúng được đo theo ASTM D 445 là phương pháp kiểm tra độ nhớt động học của chất lỏng trong suốt và chất lỏng đục. Dầu đa dụng là loại dầu có độ nhớt ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ bơm giới hạn thoã mãn các yêu cầu của một trong số các loại dầu có chữ W và độ nhớt của nó ở 1000 C nằm trong phạm vi quy định của một trong các loại dầu không có chữ W. Các loại dầu được tập hợp ở bảng sau: Độ nhớt theo SEA Độ nhớt ASTM D2602 cao nhất ở các nhiệt độ khác nhau , cP Nhiệt độ tới hạn ASTM D3829 cao nhất, 0 C Độ nhớt ASTM D445 ở 1000 C, cSt Thấp nhất Cao nhất 0W 3250 ở -300 C -350 C 3,8 - 5W 3500 ở -250 C -300 C 3,8 - 10W 3500 ở -200 C -250 C 4,1 - 15W 3500 ở -150 C -200 C 5,6 - 20W 4500 ở -100 C -150 C 5,6 - 25W 6000 ở -50 C -100 C 9,3 - 20 - - 5,6 ≤ 9,3 30 - - 9,3 ≤12,5 40 - - 12,5 ≤16,3 50 - - 16,3 ≤21,9 Dầu động cơ là nhóm dầu quan trọng nhất trong các loại dầu bôi trơn. Tính trung bình chúng chiếm 40% tổng các loại dầu bôi trơn sản xuất trên thế giới. ở Việt Nam dầu động cơ chiếm khoảng 70% lượng dầu bôi trơn. 2. Các loại dầu nhờn công nghiệp. Chất bôi trơn công nghiệp gồm nhiều chủng loại khác nhau. Tuỳ vào công dụng chúng có tính chất lý học và hoá học khác nhau. Do vậy người ta rất khó có thể phân loại chúng một cách rõ ràng như các dầu động cơ. Phần lớn các loại dầu công nghiệp được phân loại theo cấp độ nhớt ISO 3448 vì đối với chúng độ nhớt là tiêu chuẩn quan trọng trong việc chọn lựa chọn dầu sử dụng: Cấp độ nhớt ISO ( ISO VG) Độ nhớt động học trung bình ở 400 C (cSt) 2 2,2 3 3,2 5 4,6 7 6,8 10 10,0 15 15,0 22 22,0 32 32,0 46 46,0 68 68,0 100 100,0 150 150,0 220 220,0 320 320,0 460 460,0 680 6680,0 1000 1000,0 1500 1500,0 Hiện nay hệ thống này được sử dụng để phân loại tất cả các loại dầu bôi trơn công nghiệp của công ty Shell, ở đây độ nhớt là một tiêu chuẩn quan trọng của việc chọn lựa dầu. Độ nhớt cần được ghi trên nhãn để nhận biết. I.2. Theo quy trình chế biến. Theo quy trình chế biến, dầu nhờn được phân ra làm 2 loại: Dầu gốc (dầu khoáng). Dầu nhờn tổng hợp. 1.Dầu gốc. Nói chung dầu gốc được phân loại thành: -Dầu có chỉ số độ nhớt cao (HVI). -Dầu có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI). -Dầu có chỉ số độ nhớt thấp (LVI). 2. Dầu nhờn tổng hợp. Các tính chất của dầu gốc không đủ để cung cấp tính năng bôi trơn cho tât cả các loại thiết bị, động cơ. Điều này liên quan đến thực tế dầu khoáng được chiết tách từ dàu thô có thành phần hoá học giống nhau làm hạn chế các tính năng bôi trơn. Ngược lại các loại dầu tổng hợp vì được tổng hợp bằng phản ứng hoá học từ các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn có thể cho loại dầu nhờn như đã định trước.Hơn nữa thành phần của các dầu khoáng bị hạn chế bởi nguồn gốc dầu thô dùng để sản xuất dầu nhờn. Thậm chí với sử lý sâu như sử lý bằng hydro thì thành phầm vẫn là một hỗn hợp của rất nhiều thành phần mà không một phương pháo nào tách được riêng những chất có thuộc tính bôi trơn tốt ra khỏi hỗn hợp trên. Vì vậy các dầu khoáng sản xuất ra chỉ có các thuộc tính trung bình đại diện cho những thành phần chính trong dầu. Các hợp chất tổng hợp có thể có các tính chất tốt nhất trong dầu khoáng. Chúng cũng có thể có các tính chất riêng như hoàn toàn không cháy hoặc hoà tan. lẫn với nước mà không thể tìm thấy ở bất cứ loại dầu khoáng nào. ưu điểm cơ bản của dầu nhờn tổng hợp là có khoảng làm việc rộng ( khoảng từ -550 C đến 3200 C). Dầu nhờn tổng hợp có nhiệt độ đông đặc thấp và độ bền nhiệt cao, do đó thường được dùng cho những mục đích đặc biệt. Bảng: Những ưu điểm chính của dầu nhờn tổng hợp so với dầu nhờn khoáng. ưu điểm kỹ thuật ưu điểm ứng dụng Độ bền oxy hoá cao Nhiệt độ làm việc cao hơn Đặc trưng nhiệt nhớt cao Khoảng làm việc rộng hơn Độ bay hơi thấp hơn Giảm tiêu hao dầu Hạ điểm đông Làm việc được ở nhiệt độ thấp hơn Độ bôi trơn tốt hơn Tiếp kiệm năng lượng Không độc hại Không gây hại khi tiếp xúc với thực phẩm Dầu nhờn tổng hợp được phân ra làm những loại sau: Hydrocacbon tổng hợp. Este hữu cơ. Polyglycol. Este photphat. I.3. Phân loại dầu mỡ theo độ đặc. Từ nhiều năm nay viện dầu mỡ bôi trơn Mỹ (NLGI) đã phân loại các loại dầu mỡ thường dùng theo độ đặc của chúng. Cách phân loại này chỉ dựa vào độ cứng hay độ mềm của mỡ, người ta không chú ý đến tính chất khác. Việc phân loại này bao gồm một dãy độ đặc của mỡ, mỗi độ đặc được ký hiệu từ 000 đến 6. Độ đặc được xác định bằng độ đâm xuyên qua mỡ của một chiếc kim hình côn tiêu chuẩn được tính bằng 1/10 mm ở điều kiện tiêu chuẩn 250 C ( gọi là độ xuyên kim). Độ đặc NLGI Độ xuyên kim ở 250 C, 1/10 mm 000 445/475 00 400/430 0 355/385 1 310/340 2 265/295 3 220/250 4 175/205 5 130/160 6 85/115 I.4. Phân loại theo chất lượng. Từ các kết quả nghiên cứu của viện dầu lửa Mỹ ( API), hội thử nghiệm vật liệu Mỹ (ASTM) và hội các lỹ sư ôtô (SAE), viện dầu lửa Mỹ đã xây dựng nên hệ thống phân loại dầu động cơ theo chất lượng. Hệ thống này xác định cho cả hai lĩnh vực: động cơ ôtô chạy bằng xăng và chạy bằng điezen, cũng như quy định các phép tử động cơ trong phòng thí nghiệm ( ví dụ các phép thử Sequence khác nhau) hay các đặc điểm liên quan đến mỗi loại. Những yêu cầu từ mức thấp nhất, tức là yêu cầu tối thiểu chống lắng đọng, ăn mòn hay chống gỉ đến mức nghiêm ngặt nhất. Hệ thống này dùng những chữ cái để đặt tên cho mỗi loại sử dụng, có sáu tên cho động cơ xăng và bốn tên cho động cơ điezen. Hiện nay có 15 phân loại sử dụng dầu động cơ,13 loại được đặt tên: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, CA, CB, CC, CD, CD-II, CE áp dụng cho động cơ xăng và động cơ điezen trên xe khách, xe tải và các thiết bị việt dã. S là kí hiệu cấp bảo dưỡng ( service), C là kí hiệu của cấp thương phẩm ( commercial). Hệ thống API là hệ thống mở cho phép thêm vào những loại mới, không phải thay đổi hay gạt bỏ những loại đang sử dụng. Phân loại nhóm phục vụ Yêu cầu phẩm chất SA Dầu gốc SB Có pha một số phụ gia chống oxy hoá và chống kẹt xước SC Thoả mãn yêu cầu 1964 của các nhà chế tạo ôtô Mỹ trong ASTM “MS” phương pháp thử Sequence SD Thoả mãn yêu cầu 1968 trong ASTM “MS”,phương pháp thử Sequence SE Thoả mãn yêu cầu 1972 trong ASTM “MS”,phương pháp thử Sequence SF Thoả mãn yêu cầu 1980 trong ASTM “MS”,phương pháp thử Sequence SG Thoả mãn yêu cầu 1987 trong ASTM “MS”,phương pháp thử Sequence CA MIL – L – 2104A CB 2104B phần bổ xung 1 CC MIL – L – 2104B, MIL – L – 46152*, MIL – L – 46152A* và B* CD MIL – L – 2104 C* và D* CE Thoả mãn nhóm CD theo API và CumminsNTC400, Mack EO-K2 II. Phụ gia cho dầu bôi trơn. II.1.Đặc tính chung của phụ gia. Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí các nguyên tố được đưa thêm vào dầu bôi trơn như: dầu mỡ nhờn, chất lỏng chuyên dụng để nâng cao tính chất riêng biệt cho sản phẩm cuối cùng. Thường mỗi loại phụ gia được dùng ở nồng độ từ 0,01 đến 5%. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp một phụ gia có thêt được đưa vào ở khoảng nồng độ dao động từ vài phần triệu đén trên 10%. Phần lớn các loại dầu nhờn cần nhiều loại phụ gia để thoả mãn các yêu cầu tính năng. Trong một số trường hợp các phụ gia riêng biệt được đưa thẳng vào dầu gốc. Trong những trường hợp khác , hỗn hợp các loại phụ gia được pha trộn thành phụ gia đóng gói, sau đó sẽ được đưa tiếp vào dầu. Một số phụ gia nâng cao những phẩm chất đã có sẵn của dầu, một số khác tạo cho dầu những tính chất mới cần thiết. Các loại phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau, gây ra những hiệu ứng tương hỗ hoặc chúng có thể dẫn đến những hiệu ứng đối kháng. Trường hợp sau có thể làm giảm hiệu lực của phụ gia, tạo ra những sản phẩm phụ không tan hoặc những sản phẩm có hại khác. Những tương tác này là do hầu hết các phụ gia đều là các hoá chất hoạt động vì thế chúng tác dụng qua lại ngay trong phụ gia đóng gói hoặc trong dầu và tạo ra những chất mới. Như vậy việc tổ hợp phụ gia đòi hỏi sự khảo sát kỹ tác dụng tương hỗ qua lại giữa các phụ gia cũng như cơ chế hoạt động của từng loại phụ gia riêng và tính hoà tan của chúng. Những hiệu ứng phụ không mong muốn của phụ gia cần được khắc phục và việc tổ hợp các phụ gia phải được điều chỉnh để đạt được tính năng tối ưu của phụ gia trong dầu bôi trơn. Cần nhớ rằng một lượng nhỏ chất xúc tác thêm vào trong quá trình sản xuất phụ gia thường gây ra sự thay đổi lớn trong tác dụng tương hỗ của phụ gia. Những phụ gia của phụ gia này được các chuyên gia đánh giá rất cao. Dầu gốc ảnh hưởng đến phụ gia qua hau tính năng chính: tính hòa tan và tính tương hợp. Chẳng hạn hydrocacbon tổng hợp ít hòa tan phụ gia ( ngược lại với dầu khoáng), nhưng chúng có tính tương hợp phụ gia rất tốt. Do vậy, hydrocacbon tổng hợp có thể pha lẫn với dầu khoáng để đạt được sự kết hợp tối ưu giữa tính hoà tan và tính tương hợp phụ gia. Tính tương hợp phụ gia phụ thuộc rất nhiều vào thành phần dầu gốc. Tính hoà tan có thể giải thích như sau: sự hình thành các chất phụ gia bề mặt phụ thuộc nhiều vào khả năng của chúng hấp phụ trên bề mặt máy ở thời gian nhất định. Dầu gốc có tính hoà tan cao có thể giữ phụ gia ở dạng hoà tan mà không cho phép chúng hấp phụ. Mặt khác dầu gốc có tính hoà tan kém có thể để phụ gia bị tách trước khi chúng kịp hoàn thành chức năng đã định trước. Vì có khả năng cải thiện tính của dầu bôi trơn và chất lỏng bôi trơn nên phụ gia tạo điều kiện rất tốt cho việc cải tiến các loại xe và máy móc công nghiệp. II.2.Các chủng loại phụ gia. Phụ gia chủ yếu được sử dụng để đảm nhiệm một chức năng nhất định, nhưng có nhiều loại phụ gia đa chức.Những chức năng quan trọng của phụ gia là: Làm tăng độ bền oxy hoá ( chất ức chế oxy hoá hoặc phụ gia chống oxy hoá). Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác của kim loại trong qúa trình oxy hoá và ăn mòn ( chất khử hoạt tính kim loại). Chống ăn mòn ( chất ức chế ăn mòn). Chống gỉ ( chất ức chế gỉ). Chống sự tạo cặn bám và cặn bùn ( phụ gia rửa). Giữ các tạp chất bẩn ở dạng huyền phù ( phụ gia phân tán). Tăng chỉ số độ nhớt ( phụ gia tăng chỉ số độ nhớt). Giảm nhiệt độ đông đặc ( phụ gia làm giảm nhiệt độ đông đặc). Làm dầu có thể trộn lẫn với nước ( phụ gia tạo nhũ). Chống tạo bọt ( phụ gia chống tạo bọt). Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật ( phụ gia diệt khuẩn). Làm cho dầu có khả năng bám dính tốt ( tác nhân bám dính). Tăng khả năng làm kín ( tác nhân làm kín). Làm giản ma sát ( phụ gia giảm ma sát). Làm giản và ngăn chặn sự mài mòn ( phụ gia chống sự mài mòn). Chống sự kẹt xước các bề mặt kim loại ( phụ gia cực áp). 1.Phụ gia chống oxy hoá. Phản ứng oxy hoá là phản ứng mà trong đó oxy kết hợp với các chất khác, hoặc nói rộng hơn là phản ứng nào trong đó có sự trao đổi điện tử. Quá trình oxy hoá là một khía cạnh hoá học quan trọng sự bôi trơn mà khi oxy không khí có thể tác dụng phần tử của chất bôi trơn ở những điều kiện khác nhau. Hầu hết các phần tử của chất bôi trơn có thể tác dụng nhanh hoặc chậm với chất bôi trơn. Khả năng oxy hoá của các chất này tăng theo thứ tự sau: Hydrocacbon không no < hợp chất dị nguyên tố < hydrocacbon thơm < naphten < parafin. Vì dầu nhờn thường làm việc ở điều kiện tiếp xúc trực tiếp với không khí chúng có thể tác dụng dần dần với oxy trong không khí. Tốc độ của quá trình oxy hoá chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố . Nhiệt độ tăng thì tốc độ oxy hoá tăng. Vật liệu của chi tiết máy như kim loại, đặc biệt là đồng, sắt … có thể tác dụng như chất xúc tác. Sự tiếp xúc với không khí hoặc trộn lẫn thường xuyên với chúng cũng có thể làm tăng tốc độ oxy hoá. Như vậy quá trình oxy hoá là quá trình chủ yếu làm biến chất dầu động cơ và dầu máy nén khí. Các chất phụ gia oxy hoá được sử dụng với mục đích làm chậm quá trình oxy hoá của dầu ( tăng độ bền oxy hoá), khắc phục hiện tượng cháy vòng găng, giảm bớt hiện tượng ăn mòn và tạo cặn. Có hai nhóm phụ gia chống oxy hoá: Phụ gia kìm hãm qúa trình oxy hoá dầu ở một lớp dày ngay trong khối dầu: nhóm này quan trọng nhất là chất ức chế oxy hoá, đó là các hợp chất có chứa nhóm phenol hay nhóm amin, cúng có thể chứa hai nhóm đồng thời như các phenol chứa nitơ hoặc lưu huỳnh, các kẽm di-anhyl di-thiophotphat (ZnDDP), các hợp chất của phốt pho, lưu huỳnh...các chất oxy hoá này có nồng độ thấp ( khoảng 0,005 đến 5%). Phụ gia kìm hãm quá trình oxy hoá dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại, đó là các chất thơm nhịêt, được pha với tỷ lệ 0,5 đến 3%, chúng sẽ làm chậm quá trình oxy hoá dầu ở lớp mỏng trên chi tiết động cơ ở nhiệt độ tương đối cao ( 2000 – 3000 C), ngoài ra còn có tác dụng bảo vệ chống gỉ cho ổ đỡ. Các chất thơm nhiệt được dùng là các hợp chất hữu cơ có chứa phốt pho, lưu huỳnh, kẽm (tri-butylaphotphit, di thiophotphat kẽm...). Ví dụ: -2,6-di-tert-butyl-p-crezol: -phenyl-α-naphtylamin: Kẽm dianlylthiophotphat Phenoltiazil 2. Các chất khử hoạt tính kim loại. Một số kim loại như đồng, có thể tiếp xúc phản ứng chuỗi oxy hoá gốc tự do. Các chất phụ gia làm ngăn cản hoặc chậm tác động xúc tác được gọi là các chất khử hoạt tính kim loại hoặc thụ động hoá kim loại. Các chất khử hoạt tính kim loại chung nhất là các dẫn xuất etylenđiamin và propylenđiamin của đisalixiliđen. Các chất này khử hoạt tính kim loại có mặt trong dầu bôi trơn do hình thành các phức chelat. Các hợp chất như N-salixiliđenetyamin hoặc N, N’- salixiliđenetyamin và nhiều hoá chất khác, ví dụ như axit etylenđiamintetraaxetic, axit photphoric, axit xitric, gây tác động ở nồng độ thấp ( 5 đến 10ppm) như các tác nhân chelat với các ion kim loại. Sau đó chúng làm chậm các phản ứng oxy hoá , kết tủa các thành phần kim loại không tan. Các chất thụ động kim loại là các phụ gia dầu bôi trơn tác dụng bằng cách tạo màng trên bề mặt kim loại. Nói chung, một màng bảo vệ được hấp phụ trên bề mặt kim loại làm giản sự tiếp xúc giữa môi trường và kim loại nền, do đó chúng có thể được xem như các chất ức chế ăn mòn. Vì chúng ngăn cản quá trình oxy hoá dầu nhờn bởi tác động xúc tác của kim loại và làm chậm quá trình tạo ra các chất ăn mòn, chất khử hoạt tính kim loại tác dụng như các chất ức chế oxy hoá. Điển hình nhất của loại phụ gia này là các tryaryl photphit, benzotriazol và các hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh khác. Chúng là các chất thụ động hó kim loại có hiệu lực ở nồng độ từ 50 đến 300ppm. Ví dụ: N, N’ - đisalixiliđêntylamin N – salixiliđentylamin 3.Các chất ức chế ăn mòn. Các phụ gia này bảo vệ ổ đỡ và các bề mặt kim loại khác khỏi bị ăn mòn. Chức năng của một số chất ức chế oxy hoá là làm giản tối thiểu việc tạo thành các peroxit hữu cơ, axit và các thành phần oxy hoá khác làm xuống cấp dầu bôi trơn, đặc biệt là dầu động cơ, vì vậy chúng cũng tác dụng như một chất ức chế ăn mòn và do đó phục vụ cả hai mục đích. Bởi thế người ta nói rằng các chất ức chế ăn mòn bổ sung tác dụng thực tiễn cho các chất chống oxy hoá. Các chất ức chế ăn mòn tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngăn cản sự tiếo xúc giữa các tác nhân ăn mòn như axit, peroxit và các chất khác tác dụng với kim loại nền. Màng hấp phụ bảo vệ cũng giảm tối thiểu tác dụng oxy hoá của các kim loại. Màng tạo bởi các chất ức chế ăn mòn phải dính chặt với bề mặt ổ đỡ để tránh bị tróc ra bởi các chất phân tán hoặc các chất tẩy rửa. Điều này sẽ làm lộ bề mặt kim loại để bị tác động của các thành phần axit dầu trong động cơ. Các chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi nhất trong dầu bao gồm: Đithiôphotphat kim loại, đặc biệt là kẽm. Điankylđithiophotphat. Các anken sunfua hoá. Các terpen sunfua hoá như limonen sunfua. Pinen photphosunfua. Benzothiazol và các dẫn xuất của chúng. Sunfonat kim loại,sunfonat kim loại kiềm cao. Ví dụ: Benzothiazol Tecpen sunfua 4. Các chất ức chế gỉ. Gỉ là sự hình thành sắt hydroxyt, là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn bề mặt. Gỉ kim loại đen hình thành trong quá trình tiếp xúc với dầu bôi trơn hoặc chất lỏng cắt gọt co thể do nước hoặc các tạp chất chứa trong dầu. Hàm lượng nước trong dầu thay đổi từ mức độ rất thấp tới 40% trong các chất lỏng thuỷ lực nhũ hoá và 95% hoặc cao hơn trong các chất lỏng cắt gọt nền nước. Vì thế ức chế bề mặt sắt chống gỉ là một yêu cầu đối với tất cả các loại dầu. Vì thế thuật ngữ chất ức chế gỉ được dùng cho các chất bảo vệ kim loại đen chống gỉ. Gỉ thường liên quan đến sự tạo thành Fe(OH)2. Các chất ức chế gỉ ngăn nước thấm qua màng hữu cơ bảo vệ. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các chất phân cực hấp phụ chọn lọc trên bề mặt kim loại và tác dụng như màng ngăn cách chống ẩm. Một số chất ức chế gỉ như sunfonat cũng có thể trung hoà axit. Nói chung các chất ức chế gỉ kìm hãm gỉ bằng cách phủ lên bề mặt sắt hoặc thép một màng đầy nước. Để có hiệu quả các phân tử phụ gia phải hấp phụ tôt trên bề mặt sắt và tạo ra một lớp màng bền vững. Có nhiều hợp chất ức chế gỉ, chúng bao gồm: Axit ankylsuxunic. Các amin hữu cơ. Amin photphat. Imiđazolin. Sunfonat của Ca và Mg. Rượu polyhidric. Este. Axit béo và các dẫn xuất của axit đibazic. Hiệu quả ức chế gỉ được kiểm tra bằng độ dài mạch ankyl của phụ gia. Việc giảm kích thước của các nhóm ankyl làm giảm độ hoà tan của dầu và do đó làm tăng xu hướng các phân tử tách ra khỏi dung dich và dính trên bề mặt sắt. Ví dụ: Các axit dạng ankyl suxinic 5.Phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt (HD). Thuật ngữ phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt liên quan dầu chịu tải cao, chống oxy hoá, bảo vệ ổ bi, chống ăn mòn và có một số tính chất tẩy rửa, phân tán. Chúng thích hợp để dùng trong các động cơ xăng và điêzen. Phụ gia HD bao gồm các chất tẩy rửa và phân tán. Cả hai phụ gia này có chức năng làm sạch. Mục đích của những phụ gia này trong động cơ là: Giữ cho dầu và các sản phẩm cháy không tan trong trạng thái lơ lửng. Ngăn cách các sản phẩm oxy hoá như nhựa atphan không kết tụ thành hạt. Các sản phẩm cháy chứa các cặn cacbon tạo thành do nhiệt phân các sản phẩm dầu xuống cấp tích tụ trên bề mặt xecmăng. Các sản phẩm này bao gồm bồ hóng và các chất dạng cốc, và trong trường hợp dầu điezen hàm lượng của chúng có thể tới 10%. Các phụ gia tẩy rửa và phân tán là các chất phân cực. Tính rửa là hiện tượng làm sạch bề mặt khỏi cặn lắng. Tính phân tán là khả năng khối dầu có thể giữ các tạp chất ở trạng thái lơ