Memahami Bahan Tambahan Detergen dalam Minyak Enjin: Gambaran Keseluruhan

Kandungan

Apakah Detergen untuk Minyak Enjin Pembakaran Dalaman?

Fungsi Detergen

Keupayaan Peneutralan Asid

Keupayaan Detergen

Penyerakan

Pelarutan

Perbandingan Prestasi Pencuci Utama

Jenis detergen untuk Pelincir.

Sulfonat

Alkil fenat dan alkil fenat tersulfuri

 

Apakah Detergen untuk Minyak Enjin Pembakaran Dalaman?

 

 

Detergen (untuk Minyak Enjin Pembakaran Dalaman) ialah bahan kimia yang boleh membersihkan bahagian enjin dan memastikan bahagian enjin bersih, dan membantu menangguhkan zarah pepejal yang tidak diingini dalam minyak enjin. Detergen mempunyai empat fungsi: peneutralan asid, detergen, penyebaran, dan pelarutan.

Dalam formulasi minyak enjin, kebanyakan detergen menggunakan sabun logam beralkali untuk meneutralkan asid organik atau bukan organik yang dijana semasa pengoksidaan atau pembakaran.

Detergen biasanya digabungkan denganpenyebardanZDDPdan digunakan terutamanya dalam minyak enjin pembakaran dalaman.

 

• Pada tahun 1943, Amerika Syarikat mendapati bahawa minyak enjin diesel ditambah dengan sabun logam asid karboksilik organik, seperti asid lemak larut minyak atau asid naphthenic boleh menyelesaikan masalah peningkatan deposit karbon dalam alur cincin omboh, orang memanggilnya detergen kerana jenis ini sabun logam larut minyak mempunyai keupayaan pembersihan yang serupa dengan sabun larut air.
• Penyelidikan mengenai detergen bermula dengansabun logam, dan menjadi popular dengan asid lemak dan sabun asid naphthenic. Oleh kerana kebanyakan garam logam asid lemak dan garam logam asid naphthenic juga merupakan pemangkin pengoksidaan kepada minyak pelincir, ia telah digantikan oleh sulfonat, fenat, dan fosfat dengan perkembangan industri pelincir.
• Dalam bahan tambahan pelincir moden, detergen yang paling popular termasukSulfonat, Alkilfenat bersulfur, Phosphonotthiolate, Alkylsalicylatesdan Naphthenate. Lima jenis detergen pada mulanya digunakan dengan garam neutral.
• Pada akhir 1940-an dan awal 1950-an, dengan peningkatan enjin diesel berkuasa tinggi supercharged dan peningkatan bahan api yang mengandungi sulfur, serta pemahaman yang lebih tentang peneutralan detergen, orang ramai mula berkembang.detergen asasdandetergen lebihan asas.
• Pada akhir 1950-an, produk detergen dengan nilai asas 250 mg KOH/g telah dibangunkan.
• Pada masa ini, jumlah bilangan asas produk yang tinggi mengambil sebahagian besar bahan tambahan pelincir moden, dan nilai asas boleh mencapai sehingga 400~500mgKOH/g. Lebih daripada 75 peratus detergen digunakan dalam minyak enjin petrol dan minyak enjin diesel. Dos detergen dalam minyak enjin kereta boleh mencapai 3 peratus ~15 peratus, dan kandungan dalam minyak enjin marin akan lebih tinggi. Minyak silinder marin (TBN 100) mengandungi sehingga 30 peratus aditif, kebanyakan aditif ini adalah detergen.

 

 

Fungsi Detergen

 

Keupayaan Peneutralan Asid
Kebanyakan detergen mempunyai nilai asas, dan sesetengahnya mempunyai nilai asas yang tinggi, yang dipanggil aJumlah Nombor Asas (TBN), dan TBN mewakili keupayaan untuk meneutralkan asid. Garam logam yang berbeza mempunyai kebolehan peneutralan asid yang berbeza.

Detergen alkali sulfonat dan fosfat adalah garam alkali kuat asid kuat, dan hanya bahagian detergen yang terlalu alkali, iaitu karbonat dan hidroksida, boleh meneutralkan keupayaan Asid, manakala sulfonat neutral dan fosfat adalah sabun dan tidak mempunyai keupayaan untuk meneutralkan asid. . Walau bagaimanapun, karboksilat asas, salisilat, dan fenat adalah garam asid-lemah asas yang kuat, menjadikannya bes Lewis. Bukan sahaja bahagian terlalu alkali mempunyai keupayaan meneutralkan, tetapi juga sabun mempunyai keupayaan untuk meneutralkan asid.

Detergen bernilai asas tinggi secara amnya adalah gabungan karbonat (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂CO₃, Li₂CO₃, dsb.) dan logam hidroksida [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg (OH)₂, NaOH, LiOH] dan koloid keadaan superpartikel lain tersebar dalam detergen berasaskan logam neutral.

Detergen berasaskan berlebihan dengan rizab alkali yang tinggi boleh terus meneutralkan asid terhasil daripada pengoksidaan minyak pelincir dan minyak bahan api, menghalangnya daripada pemeluwapan oksidatif selanjutnya, dan dengan itu mengurangkan mendapan resin dalam enjin. Pada masa yang sama, ia juga boleh meneutralkan oksida sulfur yang dihasilkan selepas pembakaran bahan api yang mengandungi sulfur, menghalangnya daripada mensulfonasi minyak pelincir;

Ia juga boleh meneutralkan asid karboksilik, asid sulfurik, asid nitrik, dan lain-lain yang dihasilkan selepas pembakaran petrol, dan menghalangnya daripada terus bertindak ke atas hidrokarbon.

Disebabkan peneutralan asid tak organik dan asid organik ini, kakisan bahan berasid ini pada bahagian logam enjin dihalang, yang penting terutamanya untuk minyak enjin diesel dan minyak marin yang menggunakan bahan api sulfur tinggi.

 

Keupayaan Detergen

Detergen adalah dalam bentuk misel dalam minyak dan ia mempunyai penjerapan yang kuat pada filem resin dan endapan karbon yang tidak diingini. Ia boleh membasuh filem resin dan deposit karbon yang melekat pada omboh dan menyebarkannya ke dalam minyak.

Secara umum, semakin kuat sifat penyebaran, semakin kuat sifatnya.

 

Penyerakan

Detergen boleh menyerap zarah pepejal kecil seperti zarah koloid dan karbon yang telah dihasilkan dan menyuraikannya dalam minyak, menghalangnya daripada menggumpal membentuk zarah besar yang melekat pada silinder atau mendap ke dalam enapcemar.

 

Pelarutan

Pelarutan ialah fenomena bahawa zat terlarut cecair yang asalnya tidak larut dalam minyak terlarut kerana penambahan sejumlah kecil surfaktan.

Detergen ialah beberapa surfaktan, selalunya tersebar dalam minyak sebagai misel, yang boleh melarutkan sebatian yang mengandungi oksigen yang mengandungi kumpulan hidroksil dan karbonil, sebatian yang mengandungi nitro, enap cemar, jelaga dan air. Bahan-bahan ini adalah perantara untuk membentuk filem cat. Mereka dilarutkan ke tengah-tengah misel dan dikelilingi oleh molekul aditif yang membentuk misel, dengan itu menghalang pengoksidaan dan pemeluwapan selanjutnya, dan mengurangkan pembentukan filem cat dan mendapan karbon. Sememangnya, pelarutan prekursor deposit oleh detergen, iaitu keupayaan untuk menjadikan kumpulan berfungsi yang sangat reaktif ini kurang aktif, dengan itu menghalang transformasi mereka menjadi deposit, adalah lebih kurang kelarutan daripada banyak penyerap tanpa abu.

 

Pada asasnya, detergen terdiri daripadaKumpulan Lipofilik, Kumpulan Kutub dan Kumpulan Hidrofilik.Seperti jadual berikut:

 

PERKARA	Kumpulan Lipofilik	Kumpulan Kutub	Kumpulan Hidrofilik	Struktur Molekul
Sulfonat	Alkylaryl	Kumpulan asid sulfonik	Ca, Mg, Ba, Na
Alkilfenol dan Alkilfenat Sulfur	Alkylaryl	hidroksil fenolik	Ca, Ba
Alkil salisilat	Alkylaryl	Salisilat	Ca, Mg, Ba
Thiophosphate	Poliisobutilena n=17-20	phosphorothioate atau asid fosforik	Ca, Ba

 

Prestasi detergen dan penyebaran bahan pencuci dan penyebar utama

Bahan Tambahan Pelincir	Keupayaan Pelarutan		Keupayaan Penyerakan			Keupayaan Detergen
	Pepejal / peratus	Piruvat/(mmol/kg)	produk penguraian asid organik/ peratus	asfalt/ peratus	karbon hitam / peratus	Elakkan penjerapan karbon hitam / peratus	bersihkan karbon hitam terjerap / peratus	Elakkan penjerapan karbon hitam di bawah medan elektrik/ peratus
Kalsium alkil salisilat	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
Alkil fenat	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
Barium tiofosfat	——	346	——	——	40	——	——	90
Kalsium alkil fenol sulfida	——	24	——	——	38	——	——	50
Magnesium sulfonat	——	——	70	——	90	——	——	20
Kalsium sulfonat	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
Succinimide	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Perbandingan Prestasi Pencuci Utama

PERKARA	Penyerakan	Peneutralan asid	Pelarutan	Antirust	Antioksidan
Neutral, Base sulfonate	tengah	tengah	tengah	ya	tidak
Sulfonat Bes Tinggi	tengah	tinggi	tengah	ya	tidak
Neutral, Base Phenate	rendah	tengah	rendah	tidak	ya
Alkil Fenat Bes Tinggi	rendah	tinggi	rendah	tidak	ya
Alkilsalicylate	rendah	tengah	rendah	tidak	ya
Thiophosphate	tengah	tengah	tengah	tidak	ya

 

Jenis detergen untuk Pelincir.

 

Menurut sumber bahan mentah, detergen sulfonat boleh dibahagikan kepada:

• Petroleum Sulfonat;
• Sulfonat sintetik.

 

Mengikut nombor asas, sulfonat dibahagikan kepada:

• Sulfonat Neutral;
• Nombor Asas Tengah Sulfonat;
• Sulfonat Nombor Asas Tinggi;
• Sulfonat Nombor Asas Super Tinggi.

 

Mengikut jenis logam:

• Kalsium Sulfonat;
• Magnesium Sulfonat;
• Natrium Sulfonat;
• dan Litium Sulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalsium Sulfonatadalah detergen sulfonat yang paling banyak digunakan.

 

Kerana kandungan abu yang rendahMagnesium Sulfonat, ia memenuhi keperluan minyak pelincir abu rendah dan mempunyai rintangan karat yang baik. Ia kebanyakannya digunakan dalam minyak enjin petrol gred tinggi, dan agak mudah untuk lulus ujian karat MS Ⅱ D.

 

Oleh kerana garam barium adalah logam berat dan beracun, penggunaannya semakin berkurangan, danBarium Sulfonathampir disingkirkan sepenuhnya sebagai detergen minyak pelincir. Tetapi Barium Sulfonate mempunyai prestasi anti-karat yang sangat baik pada pelbagai logam dan sesuai untuk digunakan sebagaiAditif Anti-karat.

 

Kalsium sulfonat berasaskan berlebihan terbentuk dengan menyebarkan lebihan bes dalam misel dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3,) untuk membentuk sulfonat berasaskan lebihan. Nisbah garam kalsium (m) yang tersebar sebagai kalsium karbonat kepada garam kalsium sulfonat (n) melebihi 30:1.

 

Sulfonat bes neutral atau rendah mempunyai kesan penyebaran yang lebih baik pada jelaga dan bahan lain, manakala sulfonat berasaskan lebih mempunyai keupayaan peneutralan yang lebih baik dan detergen suhu tinggi.
Sulfonat boleh diserap dengan kuat pada permukaan logam besi untuk membentuk filem pelindung yang tidak telap, yang memastikannyaprestasi antirust yang baik.

Berbanding dengan salisilat dan fenat, sulfonat adalah lebih baik daripada salisilat dan fenat dari segi pelarutan dan serakan, tetapi dalam keadaan suhu tinggi yang teruk, kelajuan peneutralan dan detergensi adalah lebih teruk daripada salisilat dan fenat.
Khususnya, semuaaditif sulfonat mempunyai sifat anti-pengoksidaan dan anti-karat yang lemah, danaditif sulfonat nilai asas tinggi malah menggalakkan pengoksidaan.
Untuk mengimbangi kekurangan anti-pengoksidaan, sebagai tambahan kepada pengkompaunan sulfonat asas tinggi dan rendah yang berbeza dalam minyak enjin moden, adalah lebih penting untuk menggunakan sulfonat dalam kombinasi dengan garam alkil bersulfur, dispersan, dan anti-oksidan dan anti -tambahan kakisan.

Secara amnya, sulfonat mempunyaidetergen suhu tinggi yang baik, keupayaan peneutralan yang kuat,rintangan karat yang baik, danbeberapa ketersebaran. Bahan mentahnya mudah diperoleh dan harganya murah. Ia boleh digabungkan dengan bahan tambahan lain untuk menyediakan pelbagai minyak enjin pembakaran dalaman. Ia juga digunakan untuk silinder Marin dan minyak enjin.

 

Alkil fenat dan alkil fenat tersulfuri

 

Detergen alkylphenplte adalah salah satu detergen minyak enjin yang muncul pada akhir 1930-an. Dari awal, jenis aditif ini dengan cepat dibuat kepada pelbagai derivatif, seperti alkilfenat sulfur, alkilfenat pemeluwapan formaldehid, alkil fenat pemeluwapan formaldehid amina.

Sejak tahun 1950-an, dengan pembangunan pelbagai enjin diesel berkuasa tinggi dan penggunaan bahan api sulfur tinggi, untuk menyelesaikan masalah peningkatan deposit karbon pada omboh dan kakisan & haus pelapik silinder dengan berkesan, detergen alkilfenol telah berkembang secara beransur-ansur ke arah produk asas tinggi dengan TBN 200~250.

Garam alkilfenol yang paling biasa digunakan ialah garam kalsium dan garam magnesium, dan yang paling biasa digunakan ialah garam kalsium.
Walau bagaimanapun, prestasi alkil fenat tulen adalah lemah, dan sukar untuk dilogamkan untuk menghasilkan produk asas tinggi, jadi Garam Sulfur Alkil Fenat dan alkil fenat muncul hampir pada masa yang sama dan menjadi yang paling banyak digunakan di dunia hari ini. Ia mempunyai pelbagai jenis spesies, dan penggunaannya adalah yang kedua selepas sulfonat, dan fenat beralkali menyumbang satu pertiga daripada pasaran aditif detergen pelincir.

 

Menurut nombor asas, alkil fenat tersulfur termasuk:

 

 

• Alkil fenat tersulfur bes rendah (TBN100);
• Alkil fenat tersulfur asas sederhana (TBN150);
• Alkyphenate tersulfur bes tinggi (TBN250);
• Kalsium alkil fenat tersulfur asas super tinggi (TBN300).

 

 

Ciri-ciri fenat bersulfur:

 

• Alkilfenat bersulfur mudah terurai dalam medium minyak, jadi ia mempunyai khaskeupayaan peneutralan yang baikdananti-pengoksidaan dan anti-karat yang sangat baikharta benda.

• Alkilfenat bersulfur mempunyai terutamanyadetergen suhu tinggi yang baik, dan amat berkesan dalam menindas mendapan karbon dalam alur gelang atas minyak enjin diesel supercharged. Ia adalah salah satu bahan tambahan yang sangat diperlukan untuk minyak enjin diesel supercharged;

• Sulfurized alkylphenate digunakan secara meluas dalam pelbagai gred minyak enjin pembakaran dalaman disebabkan olehnyapengekalan alkali yang baik dan keupayaan pemisahan air, dan masih merupakan salah satu bahan tambahan utama minyak pelincir marin.

 

Perbezaan antara Detergen Phenat dan Detergen Sulfonat:

 

Kedua-dua sulfonat bes tinggi & alkil fenat bes tinggi mempunyai kebaikankeupayaan peneutralan asid.

Sulfonat bes tinggi boleh mengurangkan prestasi antioksidan dalam Pelincir. Tetapi alkil fenat bes tinggi mempunyai sifat antioksidan.

 

Sulfurized alkylphenate dikompaun dengan detergen lain, dispersant, dan ZDDP, dan digunakan secara meluas dalam pelbagai minyak enjin pembakaran dalaman, terutamanya dalam minyak enjin diesel supercharged untuk mengurangkan deposit karbon. Ia mengekalkan kealkalian yang baik dan digunakan dengan baik dalam minyak silinder marin, jadi ia telah dibangunkan secara besar-besaran di negara-negara Barat dan telah menjadi salah satu bahan tambahan pelincir yang paling penting pada masa ini.