Đồ án Tổng quan về dầu nhờn

ấp. Vì vậy tính chống tạo bọt cũng cao. Sức căng bề mặt còn là chỉ tiêu đánh giá mức độ biến chất của dầu trong quá trình sử dụng. Thông thường qua giá trị sức căng bề mặt người ta dự đoán được khả năng bền oxy hoá của dầu. Mặt khác sức căng bề mặt giảm còn có nghĩa là dầu bị lẫn các chất phân cực, trong quá trình sử dụng các chất chống ăn mòn bị tiêu hao dần cũng làm cho sức căng bề mặt tăng lên. Bất kỳ sự thay đổi nào của sức căng bề mặt cũng đều được xem xét cùng với các thuộc tính khác và chủng loại dầu. 3.14. Chỉ số kết tủa. Chỉ số kết tủa là lượng cặn kết tủa tách ra từ 10% là dầu và 90% là dung môi naften bằng phương pháp li tâm ở những điều kiện nhiệt độ nhất định. Chỉ số này nhằm xác định hàm lượng, tạp chất bị pha lẫn trong dầu, đặc biệt là những chất không tan trong naften hay những chất nhựa. Những hợp chất này làm giảm chất lượng dầu vì chúng là chất kém bền nhiệt và kém bền oxy hoá. Xác định chỉ số kết tủa dầu bôi trơn theo phương pháp ASTM-D 91, phép đo này chỉ xác định tổng các chất rắn hay các chất không tan trong dầu để nhận biết từng thành phần cần phải tách chúng ra rồi mới phân tích. 3.15. Chỉ số khúc xạ tán sắc ánh sáng. Chỉ số khúc xạ là tỷ số tốc độ một sóng ánh sáng trong không khí so với tốc độ của sóng ánh sáng đó trong dầu ở điều kiện nhất định. Tán sắc khúc xạ là hiệu số của hai chỉ số khúc xạ của một loại dầu khi dùng hai bước sóng ánh sáng khác nhau. Cả hai chỉ số khúc xạ đều đo ở cùng một nhiệt độ. Chỉ số khúc xạ và tán sắc khúc xạ là những thuộc tính vật lý cơ bản chúng được dùng cùng với những tính chất khác để đánh giá chất lượng dầu khoáng. Phương pháp ASTM D 1218(chỉ số khúc xạ và độ tán sắc khúc xạ của các hydrocacbon lỏng) ở nhiệt độ từ 20 đến 300C. Phương pháp (ASTM D 1747 chỉ số khúc xạ của các chất nhớt quánh) ở nhiệt độ từ 80 đến 1000C. Phương pháp này có thể dùng để phân loại các hydrocacbon trên cơ sở tương quan thực tế với độ nhớt và tỉ trọng. 3.16. Chỉ số xà phòng hoá. Chỉ số xà phòng hoá biểu thị lượng kiềm( miligam KOH) tác dụng với 1g dầu khi đun nóng theo một cách nhất định. Nếu không có mặt các chất gây cẳn trở thì chỉ số xà phòng hoá cho biết lượng các chất béo có mặt trong dầu. Phương pháp ASTM D 128 (phân tích các mỡ bôi trơn), dùng để xác định hàm lượng các chất có thể bị xà phòng hoá và loại trừ ảnh hưởng của các tạp chất khác đến kết quả. Phương pháp ASTM D 94 (chỉ số xà phòng hoá của các sản phẩm dầu mỏ), dùng xác định các axit tự do có mặt trong dầu cùng với các hợp chất khác như este mà các hợp chất này cùng chuyển hoá thành xà phòng kim loại khi đun nóng. Chỉ số xà phòng hoá tăng lên trong dầu khi sử dụng. 3.17. Hàm lượng tro sunfat. Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu sau đó phần cất được sử lý bằng H2S04 và nung nóng đến khối lượng không đổi. Hàm lượng tro sunfat gồm có tro của phụ gia đưa vào để nâng tính năng của dầu. Còn khi thấy lượng tro tăng quá mức có thể nghĩ đến sự có mặt của các tạp chất như các chất bẩn cặn do mài mòn và các loại tạp chất khác. Việc sử dụng xăng pha chì đã làm tăng lượng tro sunfat trong dầu động cơ. Hàm lượng tro sunfat trong dầu động cơ ôto thường nằm trong khoảng 0,8 á 1,5%, còn hàm lượng tro sunfat cho động cơ diezel là trên 17%. Hàm lượng tro sunfat dầu nhờn thường được xác định theo phương pháp TCVN 2689, tương tự như phương pháp xác định tro. Mẫu được đốt cháy cho đến khi chỉ còn lại tro và cặn các bon. Sau khi để nguội chúng được sử lý một lần với H2SO4 và nung ở nhiệt độ 7750C cho đến khi quá trình oxy hoá cacbon kết thúc. Sau đó tro lại được làm lạnh, lại sử lý một lần nữa với H2SO4 và nung ở 7750C cho đến khi nhiệt độ không đổi. 3.18. Hàm lượng nước. Hàm lượng nước trong dầu là lượng nước được tính bằng % theo trọng lượng thể tích hay phần triệu. Hàm lượng nước trong dầu bôi trơn là một đặc trưng quan trọng đối với các loại dầu nhờn như dầu thuỷ lực, dầu ôtô, dầu bánh răng công nghiệp, dầu tuabin, dầu xylanh, hơi nước và dầu công nghiệp. Đặc biệt nó cực kỳ quan trọng đối với dầu biến thế. Nước trong dầu bôi trơn không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự ôxy hoá mà nó còn gây nên hiện tượng nhũ tương. Trong một số trường hợp nước còn làm thuỷ phân các phụ gia, tạo nên những bùn mềm, xốp. Nếu hàm lượng nước trong dầu công nghiệp lớn hơn lượng vết (trên 0,1%) thì người ta phải loại chúng ra bằng phương pháp li tâm, lọc hay chưng cất chân không. Hàm lượng nước trong dầu bôi trơn được xác định theo phương pháp TCVN 2692. 3.19. Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng. Tiêu chuẩn xác định TCVN 2694-1995, ASTM 130. Sự ăn mòn trên bề mặt các chi tiết gây tổn thất cho kim loại hoặc sự tích tụ các cặn bẩn, ổ trục làm bằng hợp kim đồng ống lót trục làm bằng đồng thau cần phải được bôi trơn bằng các loại dầu không ăn mòn. Các loại dầu khác như dầu thuỷ lực, dầu biến thế cũng cần phải không ăn mòn. Để xem một loại dầu có thích hợp cho một thiết bị có những bộ phận kim loại để bị ăn mòn hay không, người ta phải tiến hành phép thử ăn mòn mảnh đồng đối với các sản phẩm dầu mỏ bằng phép kiểm nghiệm độ mờ xỉn cuả mảnh đồng. Theo phương pháp này mảnh đồng được đánh bóng và ngâm ngập trong mẫu dầu, gia nhiệt tới nhiệt độ nhất định và giữ trong thời gian qui định. Nhiẹt độ và thời gian qui định tuỳ thuộc vào tổng loại dầu. Khi kết thúc thử nghiệm mảnh đồng được lấy ra, rửa sạch đem so với bảng tiêu chuẩn ASTM về ăn mòn mảnh đồngvà sẽ kết luận cụ thể về tính ăn mòn của mẫu dầu thí nghiệm thuộc mức độ nào. Vi. các loại phụ gia cho dầu nhờn. [1] 4.1. Đặc tính của phụ gia. Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí cả những nguyên tố được đưa thêm vào các chất bôi trơn như dầu mỡ nhờn chất lỏng chuyên dùng để nâng cao tính chất riêng biệt của sản phẩm cuối cùng. Phụ gia được pha vào sản phẩm dầu mỡ với nồng độ thông thường 0,01 á 5% khối lượng. Trong vài trường hợp có thể từ vài phần triệu đến 10%. Phụ gia có thể sử dụng riêng biệt, cũng có thể dùng hỗn hợp một số phụ gia được pha trộn thành phụ gia đã đóng gói. Phụ gia có tác dụng nâng cao những phẩm chất có sẵn của dầu, một số khác tạo cho dầu có những có những phẩm chất mới cần thiết. Các loại phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau tạo ra hiệu ứng tương hỗ. Có những phụ gia lại có hiệu ứng đối kháng với nhau nghĩa là làm giảm tác dụng của nhau, tương tác với nhau tạo ra những sản phẩm phụ không tan hoặc ảnh hưởng xấu tới tới phẩm chất của dầu. Do đó khi dùng phụ gia phải khảo sát với từng loại dầu để khắc phục các hậu quả không mong muốn. Vì có khả năng cải thiện phẩm chất của dầu khá rõ rệt nên ngày nay các chủng loại dầu bôi trơn đều có ít nhất một loại phụ gia. Do phụ gia đã cải thiện nhiều tính chất của dầu bôi trơn nên cũng tạo khả năng cho làm việc cải thiện cải thiện các loại xe và máy móc ngày càng tân tiến hơn. Dầu gốc có ảnh hưởng đến phụ gia có hai tính năng chính. Tính hoà tan và tính tương hợp. Tính tương hợp phụ gia phụ thuộc rất nhiều vào dầu gốc (thành phần của dầu gốc). Tính hoà tan có thể giải thích do sự hình thành các chất phụ gia hoạt động bề mặt phụ thuộc nhiều vào khả năng của chúng hấp thụ trên bề mặt máy ở thời gian và vị trí nhất định. 4.2. Chất ức chế oxy hoá. 4.2.1. Quá trình ôxy hoá. Phản ứng ôxy hoá là phản ứng trong đó ôxy kết hợp với các chất khác hay bất cứ phản ứng nào trong đó có sự trao đổi điện tử đây là một khía cạnh quan trọng của quá trình bôi trơn khi mà oxy không khí có thể tác dụng với các hợp phần của dầu bôi trơn ở những điều kiện vận hành khác nhau. Hầu hết các hợp phần của dầu bôi trơn đều tác dụng nhanh hoặc chậm với oxy, khả năng bền ôxy hoá của các hợp chất này tăng dần 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 oxy 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 như nhiệt độ tăng thì tốc độ của quá trình oxy hoá tăng... Sự tiếp xúc với không khí hoặc sự trộn lẫn thường xuyên với chúng cũng làm tăng tốc độ oxy hoá. Như vậy quá trình oxy hoá là quá trình biến chất dầu động cơ. Mặc dù cơ chế của quá trình oxy hoá rất phức tạp, nhưng nói chung được xác định là phản ứng dây chuyền của các gốc tự do. Những gốc hoạt động đầu tiên được hình thành từ những phân tử dầu không bền, chịu tác động của ôxy không khí tạo ra những gốc peroxyt (ROO.) sau đó lại tác động với dầu chưa bị ôxy hoá tạo thành những hạt nhân phản ứng mới và hydro peroxyt (ROOH). Những hydro peroxyt này không bền lại sinh ra các gốc mới để phát triển phản ứng. Trong khi phản ứng oxy hoá tiếp diễn các hợp chất chứa oxy bị polime hoá tạo thành những chất có độ nhớt rất cao, mà đến một nhiệt độ nào đó trở nên không tan trong dầu, tạo nên cặn. 4.2.2. Quá trình ức chế. Để làm giảm sự tạo thành các sản phẩm oxy hoá từ dầu nhờn, người ta sử dụng các chất ức chế oxy hoá. Chúng có tác dụng làm giảm bớt các peroxyt hữu cơ, do đó kết thúc các phản ứng và vì thế làm giảm tối đa sự tạo thành axit, muội, polyme và cặn bùn... Phản ứng ức chế: ROO. + InhH đ ROOH + Inh. Inh. + .OOR đ InhOOR ( hợp chất không hoạt động) Trong đó Inh là chất ức chế ôxy hoá. + Nhóm thứ nhất: Bao gồm các hoá chất phản ứng với các gốc khơi mào, các gốc peroxyt và hydroperoxyt để tạo thành các hợp chất không hoạt động. + Nhóm thứ hai: Gồm những chất hoá học có tác dụng phân huỷ những hợp chất trên thành những hợp chất kém hoạt động. 4.2.3. Phân loại phụ gia ức chế oxy hoá. Dầu khoáng có thể chứa một số chất ức chế tự nhiên, thường là các hợp chất chứa lưu huỳnh. Bản chất và hàm lượng của chúng phụ thuộc vào chủng loại dầu thô, phương pháp và mức độ xử lý dậu Tuy nhiên phần chủ yếu các chất ức chế là các hoá chất tổng hợp. Thông thường chúng gồm các loại sau: a. Các dẫn xuất của phenol Chúng là các gốc tự do hoặc những chất ức chế gốc vì chúng phản ứng với các gốc tự do (R) để tạo thành những hợp chất không có gốc tự do. Chúng được sử dụng trong nhiều loại dầu nhờn và các chất bôi trơn khác. 2,6- điterbutyl - p- cresol (2,6 điterbutyl – 4 - metylphenol): Đây là một phụ gia quan trọng trong nhóm này. Phụ gia khác của nhóm này như: 4,6- điankyl phenol b. Amin thơm Thuộc nhóm này chủ yếu là các diankylphenlyamin. Trong đó R là ankyl nhận được từ các olefin. Chúng được sử dụng như là phụ gia chống ôxy hoá cho cả dầu khoáng và dầu tổng hợp. Các diankylphelnylalphanaptylamin cũng được sử dụng rộng rãi. hoặc các phenylalphanaptylamin (PAN) Chúng là những phụ gia tiêu biểu cho dầu bôi trơn. c. Các phenol chứa N hoặc S. Nhóm này gồm các hợp chất là dẫn xuất của urê. trong đó R- ankyl C8á C12 và các phenolsunfua trong đó R- ankyl C8 á C12 và x=1 hoặc 2 Một vài sunfua phenolat của một số kim loại ngoài tính năng chống ôxy hóa còn có thêm tính rửa và tính kiềm. Các kẽm diankyl dithiophotphat ( ZnDDP) phần tan Phần hoạt động Phần tan trong dầu bề mặt trong dầu R có thể là các ankyl bậc 1: CH3- CH2- CH2- CH2- bậc 2: CH3- CH- CH3 Kẽm ZnDDP là phụ gia chống oxy hoá nhiệt độ cao, sử dụng rất phổ biến trong dầu động cơ. Các ZnDDP với nhóm ankyl bậc 2 có khả năng bảo vệ chống oxy hoá loại trung. Thay nhóm ankyl bằng nhóm aryl làm tăng độ bền nhiệt của phụ gia nhưng làm giảm khả năng chống oxy hoá. Nhóm gốc tự do Số nguyên tử C của gốc tự do Độ bền nhiệt tương đối Tính năng chống oxy hoá tương đối Aryl C7 Tốt Kém Aliphatic bậc 1 Trung bình Trung bình Aliphatic bậc 2 Kém Tốt Bảng 10: Độ bền nhiệt và khả năng chống ôxy hoá của kẽm ZnDDP. e. Các hợp chất chứa lưu huỳnh Các hợp chất chứa lưu huỳnh tạo thành nhóm phụ gia vật liệu bôi trơn quan trọng nhất, chúng có khả năng bảo vệ chống oxy hoá. Các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh có khả năng bảo vệ chống ôxy hoá. Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh có khả năng ức chế oxy hóa mà không gây ăn mòn. Hỗn hợp sunfua của hydrocacbon no và thơm và ankylphenol là những hợp chất chống ôxy hoá rất hữu hiệu. Vì chúng có tính cộng hưởng do các chất ức chế ankylaryl sunfua phản ứng với gốc phenolic(Inh.) tạo thành cấu trúc cộng hưởng bền. Các diankyl sunfua tạo thành các cấu trúc bền vững không cộng hưởng. g. Điankyl dithiocacbonat kim loại. M: Có thể là bất cứ kim loại nào bao gồm Zn và M0 R: Nhóm ankyl thường là C4 á C10 n: Hoá trị của kim loại. h. Các loại phụ gia chống oxy hoá khác. 2- Ankyl – 4 – mercapto – 1,3,4 – thiađiazol R là nhóm C8 hay C12 Chúng được dùng phụ gia chống oxy hoá cho vật liệu bôi trơn công nghiệp. Chúng còn có khả năng ức chế ăn mòn và chống mài mòn tốt. k. Cơ chế phản ứng. Các phụ gia chống ôxy hoá tác dụng theo 1 trong 3 cơ chế sau: + ức chế gốc tự do + Phân huỷ các peroxyt + Thụ động kim loại Như vậy các phụ gia này làm giảm các peroxyt hữu cơ duy trì phản ứng chuỗi và làm giảm lượng ôxy hoá tích luỹ trong dầu. 4.3. Chất khử hoạt tính kim loại. Các chất phụ gia làm ngăn cản hoặc làm chậm tác động xúc tác được gọi là các chất khử hoạt tính kim loại hoặc thụ động hóa kim loại. Các chất khử hoạt tính kim loại chung nhất là các dẫn xuất halogen và propylendiamin của disalixiliden. N- salixiliden etylamin Các chất này khử hoạt tính kim loại có mặt trong dầu bôi trơn do hình thành các phức chelat. Các chất thụ động kim loại là các phụ gia dầu bôi trơn tác động bằng cách tạo màng trên bề mặt là các phụ gia dầu bôi trơn có tác động bằng cách tạo màng trên bề mặt kim loại. Chúng có thể được xem như chất ức chế ăn mòn vì chúng ngăn cản quá trình oxy hóa 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 hóa. 4.4. Các chất ức chế ăn mòn. Chức năng của một số chất ức chế ôxy hoá là giảm tối thiểu việc tạo thành các peroxyt hữu cơ, axit và các thành phần ôxy hoá khác làm xuống cấp dầu bôi trơn, đặc biệt là dầu động cơ, vì vậy chúng cũng tác động như một chất ức chế ăn mòn và do đó phục vụ cả hai mục đích. Bởi thế người ta có thể nói rằng chất ức chế ăn mòn bổ xung tác dụng thực tiễn của các chất chống ôxy hoá. Các chất ức chế ăn mòn tạo thành một màng bảo vệ trên bề mặt của kim loại, ngăn cản sự tiếp xúc giữa tác nhân ăn mòn như axit peroxyt và các chất khác như kim loại nền. Màng hấp phụ bảo vệ cũng giảm tối đa tác dụng xúc tác ôxy hoá của kim loại. Các chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi trong dầu bao gồm. Các benzothiazol Các tecpen sunfua hóa như limomen sunfua. Một vài phụ gia ức chế ăn mòn trong một số môi trường có thể gây ăn mòn trong các môi trường khác như ZnDDP, thông thường nó được dùng với nồng độ từ 0,2 á 3%. 4.5. Phụ gia chống gỉ bảo vệ bề mặt kim loại. Gỉ là sự hình thành sắt hydroxyt, là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn bề mặt. Vì thế ức chế bề mặt sắt chống gỉ là một yêu cầu đối với tất cả các loại dầu. Vì vậy chất ức chế gỉ được dùng cho các chất bảo vệ kim loại đen chống gỉ. Gỉ thường liên quan đến sự tạo thành sắt hydroxyt Fe(OH)2 những phụ gia này có tác dụng chống lại sự ảnh hưởng của axit ăn mòn và hơi ẩm. Chúng vừa trung hoà các chất axit vừa tạo ra trên bề mặt kim loại một lớp màng bảo vệ. Lớp màng này có tính kị nước. Nó có tác dụng chống ẩm không cho nước thấm qua. Tuỳ loại dầu người ta sử dụng chất chống gỉ khác nhau. Đối với dầu thuỷ lực, dầu tuần hoàn thì dùng các axit ankylsuxinic... và các dẫn xuất của chúng. Còn đối với dầu bôi trơn động cơ dùng các sulfonat, este... Đối với dầu bánh răng dùng dầu amin dazolin. Các amin photphat, sulfonat trung tính hay kiềm chủ yếu dùng cho dầu bảo quản. Hiêu 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 phụ gia tách ra khỏi dung dịch và dính trên bề mặt. Các sulfonat của canxi và natri được sử dụng phổ biến với nồng độ từ 0,1 á 2%. Các amin béo được sản xuất từ axit béo với nồng độ 1,5 á 2% sẽ tác dụng như chất ức chế gỉ. 4.6. Phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt(HD). Phụ gia là những chất chịu tải cao, chống ôxy hoá, bảo vệ ổ bi chống ăn mòn và có một số tính chất tẩy rửa, phân tán. Chúng thích hợp dùng trong các động cơ xăng, diezel. Phụ gia (HD) bao gồm các chất tẩy rửa và phân tán, cả hai loại phụ gia này đều có chức năng làm sạch. Trong dầu động cơ chúng có nhiều mục đích như: Giữ cho dầu và các sản phẩm cháy không tan trong trạng thái lơ lửng. Ngăn cản các sản phẩm oxy hoá như nhựa asphan kết tụ thành các hạt. Việc đưa phụ gia HD tác nhân kiềm là để trung hoà axit và để làm giảm hiệu ứng ăn mòn của chúng. Nhóm phụ gia này ngăn chặn tạo cặn lắng trên bề mặt kim loại, tạo cặn bùn trong động cơ, ăn mòn kim loại. 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 lửng. Phụ gia rửa và phụ gia phân tán mỗi loại đều làm cả hai chức năng trên bề mặt và trên khối dầu. 4.6.1. Các chất tẩy rửa. Tác nhân quan trọng nhất có tính tẩy rửa là các phụ gia chứa kim loại. Thông thường những loại phụ gia này là loại kiềm cao có chứa Cacbonat kim loại phân tán trong dầu, do đó chúng có khả năng trung hòa axit tạo thành trong quá trình lưu huỳnh cháy và tiếp xúc với nước. Dạng bảo vệ này đặc biệt quan trọng trong các động cơ diezel sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao. Các chất tẩy rửa có tác dụng kéo cặn ra bề mặt chúng bám dính. Về nguyên tắc các chất tẩy rửa có chứa: + Các nhóm phân cực như sunfonat, cacbon xilyl. + Các gốc mạch thẳng, mạch vòng hay vòng thơm. + Một hoặc vài ion kim loại thông dụng. Chất tẩy rửa thường chứa hàm lượng kim loại cao ( tới 10 lần so với hệ số tỷ lượng) chúng thường có tính kiềm hoặc kiềm cao. Các chất tẩy rửa được phân loại theo độ kiềm. Các chất phân tán không thường được sử dụng phối hợp với các chất tẩy rửa kim loại để tạo thành cặn ở nhiệt độ thấp. 4.6.2. Các chất phân tán. Là các phụ gia có khả năng ngăn ngừa hoặc làm chậm qúa trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Như vậy chức năng cơ bản của một chất phân tán là làm yếu lực liên kết giữa các tiểu phân riêng biệt với nhau. Tạo điều kiện làm tan rã các kết tủa xốp và các khối kết tụ do đó cho phép từng tiểu phân có thể tồn tại như một thực thể riêng biệt. Cấu trúc chung của một chất phân tán không giống với cấu trúc của một chất tẩy rửa. Trong đó chất phân tán có một đuôi hydrocacbon hoặc một nhóm đi đầu giúp cho chất phân tán tan được hoàn toàn trong dầu gốc được sử dụng chất phân tán cũng có một đầu phân cực. Các chất phân tán được sử dụng rộng rãi nhất đều có chứa các nhóm chức như amin, amit hoặc hydroxyt este. Lượng chất phân tán được sử dụng nói chung phụ thuộc vào chất rắn cần phân tán trong dầu. Hậu quả của chất phân tán là kết quả của sự tác động qua lại đặc biệt giữa các tác nhân được chọn và các chất phân tán. 4.6.3. Các tác nhân kiềm. Các chất phụ gia này được tạo ra bằng cách gắn canxi hoặc magiê vào các xà phòng sunfonat hoặc fenolat hoà tan. Nhờ công nghệ kiềm cao người ta có thể gắn vào các phân tử xà phòng một lượng kim loại kiềm thổ 10 á 12 lần tính theo hệ số tỷ trọng. 4.7. Chất hạ điểm đông. Các chất hạ điểm đông là các phụ gia có tác dụng hạ thấp nhiệt độ đông đặc của dầu bôi trơn. Các phụ gia này là các hợp chất hữu cơ có tác dụng làm giảm nhiệt độ đông đặc của dầu do làm chậm lại sự tạo thành các tinh thể sáp hoàn hảo bằng cách bao bọc xung quanh hoặc dùng kết tinh với sáp. Chất hạ điểm đông không gây ảnh hưởng đến nhiệt độ kết tủa và mang tinh thể của sáp tách ra, chỉ hình dạng bên ngoài và kích thước của tinh thể là bị thay đổi. Phần lớn các phụ gia hạ điểm đông có chứa các sản phẩm polime hoá và ngưng tụ. Trong số chúng có một số loại đồng thời là chất cải thiện chỉ số nhớt. Dải trọng lượng phân tử polime có tác dụng làm các chất cải thiện chỉ số nhớt nằm trong khoảng 5000 á 100.000. Những sản phẩm chủ yếu được áp dụng cho mục đích này gồm. + Các ankylphenol mạch dài: + Naptalen đã được ankyl hoá: Nhiệt độ đông đặc của dầu độ nhớt thấp gốc parafin có thể được hạ xuống 100C bằng cách thêm 1% hay ít hơn polymetacrylat hoặc naptalen hay fenol đã được ankyl hoá. 4.8. Phụ gia cải thiện chỉ số nhớt. Các chất cải thiện chỉ số nhớt (VI) còn được biết dưới tên gọi là các polyme tan được trong dầu, có tác dụng làm tăng1 độ nhớt của dầu mà nhờ đó tốc độ thay đổi độ nhớt trong dầu giảm đi. Điều này có ý nghĩa là chúng làm tăng tối thiểu độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thấp nhưng làm tăng đáng kể ở nhiệt độ cao. Các chất cải thiện chỉ số nhớt là các polyme có trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 10000 á 500000. Tuy nhiên trọng lượng phân tử của phụ gia tốt nhất trong khoảng 50000 á 150000. Chúng được sử dụng để pha chế các dầu bốn mùa dùng bôi trơn động cơ nặng, diezen và các cầu trục. Một trong những phụ gia để tăng độ nhớt mà người ta biết nhiều là Polyizobutylen có trọng lượng phân tử 15.000 á 25.000 là tốt nhất. Polyizobutylen Polymetacrylat Việc chọn chất cải thiện chỉ số độ nhớt tuỳ thuộc vào đặc tính của dầu gốc, nhưng cần chú ý: + Việc thêm phụ gia cải thiện độ nhớt sẽ làm thay đổi tính chảy của dầu gốc. Độ nhớt động học của dầu pha chế sẽ thay đổi với tốc độ trượt. + Trọng lượng của phân tử cải thiện độ nhớt càng tăng chúng càng nhạy cảm với sự thay đổi ứng suất cơ học. + ứng suất dịch chuyển được sinh ra, ví dụ giữa piston và thành xylanh trong động cơ sẽ dẫn đến quá trình đứt gãy không thuận nghịch. Các phân tử polyme thành các mạch nhỏ hơn quá trình này làm cho độ nhớt giảm đi. Các phân đoạn nhớt từ dầu mỏ như phân đoạn cặn được sử dụng như chất làm đặc trưng không được xem là phụ gia. 4.9. Phụ gia tạo nhũ – khử nhũ. Chất tạo nhũ là những chất hoạt động bề mặt để phân tách nước trong dầu hay dầu trong nước. Từ hệ nước trong dầu người ta nhận được chất lỏng thuỷ lực chống cháy, chất bôi trơn dùng trong khoan đá và một loại môi trường dùng kéo sợi kim loại. Có 3 nhóm tạo nhũ: anion, cation, không ion. 4.9.1. Chất tạo nhũ ion. Trong các chất tạo nhũ anion phần ưa nước của phân tử mang điện tích âm. Điển hình của các loại này là các xà phòng của các axit béo. Ví dụ: Trong xà phòng natri của một axit béo mạch dài thì phần mạch dài hydrocacbon là phần tan trong dầu, còn đầu ưa nước tạo nên một lớp định hướng nằm trên bề mặt của các hạt nhỏ. Các loại xà phòng có một số nhược điểm: + Nhũ phải được pha chế sao cho chịu được độ kiềm cao của xà phòng (PH=10). Trong nước cứng xà phòng Mg và Ca hoá trị hai không tan sẽ làm giảm nồng độ chất tạo nhũ và sẽ tạo thuận lợi cho sự hình thành nhũ trong dầu, do vậy làm giảm độ ổn định của nhũ chất tạo nhũ. 4.9.2. Chất tạo nhũ cation. Trong chất tạo nhũ cation thì phần ưa nước của phân tử mang điện tích dương. Các muối anion bậc 4 được sử dụng làm các tác nhân cation. Nhóm ưa dầu mạch dài là cation chúng được sử dụng chủ yếu trong hệ dầu trong nước. [(R4)N+]X- trong đó R: nhóm ưa dầu. X: Cl hoặc Br 4.9.3. Chất tạo nhũ không ion. Các tác nhân này thường là các este được tạo bởi phản ứng của một axit béo, mạch dài ưa dầu với một ancolpolyhydric ưa nước hoặc axit béo với polyoxietylen (- CH2- CH2- O-)n. Bởi vì chiều dài của mạch ưa nước và ưa dầu có thể thay đổi chất tạo nhũ không nhạy cảm với nước cừng, hầu hết các chất tạo nhũ quan trọng loại này có chứa gốc polyoxyetylen làm cho sản phẩm tan trong nước và có tính chất hoạt động bề mặt. Những chất khử nhũ gồm triankylphotphat, Polyetylenglycol, ankylamin,các axit cacboxylic 4.10. Phụ gia chống tạo bọt. Để tránh hoặc giảm sự tạo bọt người ta sử dụng các loại phụ gia này, chúng còn được gọi là chất huỷ hoặc phá bọt. Sự tạo bọt mạnh ảnh hưởng xấu tới tính chất bôi trơn của dầu và làm tăng sự oxy hoá của chúng cho không khí trộn mạnh vào dầu. Khả năng chống lại sự tạo bọt của dầu bôi trơn khác nhau một cách đáng kể và phụ thuộc vào loại dầu thô, phương pháp và mức độ chế biến và độ nhớt của dầu. Khả năng này có thể khống chế được bằng cách bổ xung một lượng nhỏ chất chống tạo bọt vào dầu. Chất được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là polymetylsiloxan. Chúng được pha với tỷ lệ thấp hơn so với bất kỳ chất phụ gia nào (0,001 á 0,0001) nói chung người ta cho rằng các phân tử phụ gia chống tạo bọt bám vào bọt không khí làm giảm sức căng bề mặt, các bọt bong bóng nhỏ vì thế mà tụ lại tạo thành các bọt sóng lớn nổi lên trên bề mặt lớp bọt và vỡ ra làm thoát không khí ra ngoài. 4.11. Phụ gia diệt khuẩn. Phụ gia loại này còn được gọi là chất lỏng phân huỷ chất diệt trùng dùng để ngăn ngừa hoặc làm giảm sự phát triển của vi sinh vật như vi khuẩn nấm mốc. Phụ gia diệt khuẩn được dùng chủ yếu trong dầu bôi trơn động cơ tàu thuỷ, chất lỏng cắt gọt kim loại và những chất môi trường lí tưởng cho sự phát triển của một số lớn các vi sinh vật làm cho chất bôi trơn bị biến chất đi. Các chất diệt khuẩn quan trọng nhất thuộc các nhóm hợp chất: hợp chất chứa, phenol, hợp chất chứa Clo… Cần lưu ý nhiều phụ gia diệt khuẩn dùng cho chất lỏng cắt gọt bị giảm hoạt tính đi khá nhanh. Hơn nữa do thành phần các chất lỏng cắt gọt quá khác nhau nên không có một loại phụ gia chất diệt khuẩn nào có hiệu quả cho tất cả các chất lỏng cắt gọt. Vậy khi sử dụng phải nghiên cứu cụ thể để xem