Ngày nay, hầu nh các chủng loại dầu bôi trơn và chất lỏng bôi trơn đều chứa ít nhất là một loại phụ gia, một số loại dầu nh dầu động cơ, dầu bánh răng... có chứa nhiều loại phụ gia khác nhau.
1.7.4.2. Các chủng loại phụ gia:
Phụ gia chủ yếu đợc sử dụng nhằm cải thiện hay tạo ra những tính chất cần thiết của dầu nhờn mà gốc không có đợc. Một phụ gia có thể đảm nhiệm một hoặc nhiều chức năng khác nhau. Sau đây là một vài chức năng quan trọng của phụ gia:
♦ Làm tăng độ bền oxy hoá. ♦ Chống ăn mòn.
♦ Chống gỉ.
♦ Chống tạo cặn bám và cặn bùn.
♦ Giữ các chất trong dầu ở dạng huyền phù. ♦ Tăng chỉ số độ nhớt.
♦ Giảm nhiệt độ đông đặc. ♦ Chống tạo bọt.
♦ Tăng khả năng làm kín. ♦ Làm giảm ma sát.
♦ Chống bề trầy xớc bề mặt. ♦ Ngăn chặn sự phát triển vi sinh. ♦ Tăng khả năng bám dính của dầu. ♦ Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn.
♦ Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác của kim loại trong quá trình oxy hoá và ăn mòn.
a) Phụ gia ức chế quá trình oxy hoá:
Phụ gia này nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu (tăng độ bền oxy hoá), khắc phục hiện tợng cháy vòng găng, giảm bớt hiện tợng ăn mòn chi tiết tạo cặn. Có hai nhóm phụ gia chống oxy hoá:
- Phụ gia kìm hãm 1 quá trình oxy hoá dầu ở một lớp dày ngay trong khối dầu: nhóm này quan trọng nhất là các chất ức chế oxy hóa, đó là các chất có chứa nhóm phenol hay amin, có thể chứa hai nhóm đồng thời nh các phenol có chứa nitơ hoặc lu huỳnh, các kẽm di-ankyl di- thiophotphat, các hợp chất của photpho, lu huỳnh... các chất ức chế này có nồng độ thấp (khoảng 0,005 đến 0,5%).
- Phụ gia kìm hãm quá trình oxy dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại, đó là các chất thơm nhiệt, đợc pha với tỷ lệ 0,5 đến 3%, chúng làm chậm quá trình oxi hoá dầu ở lớp mỏng trên chi tiết động cơ ở nhiệt độ tơng đối cao (200 - 300oC), ngoài ra, có tác dụng bảo vệ, chống gỉ cho ổ đỡ. Các chất thơm nhiệt đợc dùng là các chất hữu cơ chứa photpho, lu huỳnh, kẽm.
đó chất thơm nhiệt lại ngợc lại, sẽ hoạt động mạnh hơn, nó không cho các lớp dầu mỏng trên các chi tiết cha nguội có khả năng biến thành sạn.
b) Phụ gia tẩy rửa:
Với nồng độ 2 - 10%, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan trong dầu, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chì trên các bộ phận của động cơ đốt trong. Chúng tác dụng bằng cách hấp thụ lên các hạt không tan, giữ chúng lại trong dầu nhằm giảm tối thiểu cặn lắng và giữ sạch các chi tiết động cơ.
Tác nhân quan trọng nhất có tính tẩy rửa là các phụ gia có chứa kim loại, chúng bao gồm: sunphonat, phenolat và salixilat của canxi hoặc magie đợc sử dụng nh các chất chứa kim loại.
c) Phụ gia tăng chỉ số độ nhớt:
Phụ gia đợc sử dụng làm tăng chỉ số độ nhớt là các polime tan đợc trong dầu, nghĩa là chúng làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ giảm đi (tăng chỉ số độ nhớt) cũng nh là để tạo ra các loại dầu mùa đông. Các phụ gia này chia làm hai nhóm: dạng hydrocacbon và dạng este.
- Dạng hydrocacbon có các loại: polyisobutylen, copolyme etylen- propylen, copolyme styren - butadien đehdro hoá, copolyme styren - izopren.
- Dạng este gồm: Polymetacrylat, polyacrylat và các copolime của este styrenmaleic. Tuy nhiên, các chất cải thiện chỉ số độ nhớt hiện nay là các polyme của etylen- propylene và polyizobutylen.
d) Phụ gia phân tán:
Phụ gia này đợc sử dụng để ngăn ngừa, làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Các phụ gia phân tán quan trọng nhất bao gồm:
- Ankenyl-poly-amin-suxinimit. - Ankyl-hydroxybenzyl-polyamin. - Este-polyhydroxy-suxinic. - Poly-aminamit-imidazonlin. - Polyamin suxinic. - Este photpholat.
Nh vậy các chất phân tán đợc sử dụng đều có chứa các nhóm chức nh amin, imit, amit... hoặc các nhóm hydroxy-este nên các polyme nh polymetacrylat cũng cho khả năng phân tán. Mặt khác, do chúng có tính nhớt nhiệt nên chúng đợc sử dụng nh là các phụ gia phân tán nhiều tác dụng.
e) Phụ gia ức chế ăn mòn:
Là phụ gia có chức năng làm giảm tối thiểu việc tạo thành các peoxit hữu cơ, axit và các thành phần oxi hoá khác làm xuống cấp dầu động cơ, bảo vệ ổ đỡ vầ bảo vệ các bề mặt khỏi ăn mòn.
f) Chất ức chế rỉ:
Nếu nh động cơ làm việc không có thời gian ngừng lâu thì dầu nhờn làm chức năng chống rỉ tơng đối tốt vì khi động cơ ngừng trong thời gian ngắn thì dầu nhờn cha kịp chảy hết các chi tiết. Nhng nếu động cơ ngừng lâu hoặc bảo quản lâu thì thành xylanh, cổ trục khuỷu thì các chi
tiết đánh bóng hoặc mài sẽ bị rỉ. Rỉ là sự hình thành sắt hydroxit Fe(OH)2 , là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn bề mặt.
Có nhiều hợp chất đợc dùng để ức chế rỉ nh: các axit béo, các amin hữu cơ, các xà phòng kim loại của axit béo... thờng pha vào dầu với tỷ lệ 0,1 đến 1%.
Ngoài các chất phụ gia vừa nêu trên thì còn có rất nhiều các loại phụ gia khác nh là phụ gia chống mài mòn, phụ gia biến tính, giảm ma sát, phụ gia hạ điểm đông đặc, phụ gia ức chế tạo bọt...
Tóm lại, phụ gia cho dầu bôi trơn là một hợp phần công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là dầu nhờn động cơ. Vấn đề pha chế dầu động cơ là một công việc khó khăn, phức tạp tốn kém, đòi hỏi nhiều ngành kỹ thuật tham gia, nó cũng là sức mạnh cạnh tranh của các công ty dầu nhờn. Vậy thì tỷ lệ phụ gia pha nh thế nào với dầu gốc sẽ tạo ra dầu thành phẩm chất lợng cao, không những làm giảm những mặt hạn chế của dầu gốc, nâng cao phẩm cấp đối với các chất đã có sẵn của dầu và tạo cho dầu những tính chất mới cần thiết. Trong thực tế, một vài loại dầu động cơ có thể chứa hơn 20% phụ gia các loại.
Dới đây sẽ cho ta thấy thành phần pha chế tổng quát động cơ SAE 30 hoặc SAE 40.
Bảng 1.5. Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các loại phụ gia trong dầu nhờn thơng phẩm.
Thành phần dầu nhờn thơng phẩm % trọng lợng
Dầu gốc 71,5 – 96,2
Chất tẩy rửa 2 – 10
Chất phân tán không tro 1 – 9
Kẽm di-ankyl dithiophotphat 0,5 – 3 Phụ gia chống oxi hoá và chống mài mòn 0,1 – 2
Chất biến tính ma sát 0,1 – 3
Chất hạ điểm đông đặc 0,1 – 1,5