مواد افزودني روغن موتور

با افزايش روز افزون نياز به روغن  به منظور روغنکاري موتور خودرو ها و نيز روغن  جهت انتقال نيرو تحقيقات زيادي براي گسترش و بهبود عمل روغن  ها انجام مي گيرد. نه فقط روغن هايي که داراي پايه نفتي هستند بلکه به همان اندازه روغن  هاي مصنوعي مانند استرهاي آلي مايعات سيليکوني واترهاي پلي فنيل نيز احتياج به مواد افزودني جهت بهبود عمل روغنکاري خود دارند از جمله :
بازدارنده هاي اکسيداسيون که عمدتا ً از ترکيبات آلي شامل گوگرد، نيتروژن فسفر و بعضي الکيل فنلها تشکيل شده اند. در عمل اين ترکيبات با هيدروپراکسيدهاي تشکيل شده اوليه در اثر اکسيد شدن روغن  واکنش مي دهند که منجر به ايجاد يک واکنش زنجيري و تشکيل اسيد آلي در موتور مي شود بدين ترتيب مي توان خورندگي بابيت Babbit  و لوازم ساخته شده از روي و ياتاقان هاي مسي را به حداقل ميزان تقليل داد.
ترکيباتي نظير دي ـ ترت بوتيل کرزول Di-Tert-butyl Cresol و  فنيل – 1 -  نفتيل آمين Phenyl-1-naphthylamine
همراه با روغن  پايه هاي خوب پالايش شده پارافينيکي براي روغنکاري توربين هاي بخار و ماشين آلات هيدروليکي بکار مي روند.
براي شرايط کار دشوار نظير موتورهاي احتراق داخلي مي توان ترکيباتي از روي، باريم، کلسيم تيوفسفات را مورد استفاده قرار داد .
عوامل ضد سائيدگي با تشکيل يک فيلم سطحي به وسيله مکانيزم جذب فيزيکي و شيميايي اصطکاک و سائيدگي را در طی روغنکاري به مينيمم مي رسانند. انواع عوامل ضد سائيدگي داراي ترکيباتي از اکسيژن ، گوگرد، موم کلره شده ، فسفر و ترکيبات آلي سرب هستند. تري کرزيل فسفات TCP و زنيک دي اکليل دي تيو فسفات ZDDP بطور وسيع به حداقل رساندن سائيدگي در پمپ هاي هيدروليک ، دنده ها و انتقال دهنده ها استفاده مي شوند.
در مواردي که فشار زياد باشد و جايي که فلز با فلز تماس دارد ترکيبات سولفور فعال کلرين و سرب بايد استفاده شود. اين ترکيبات با واکنش شيميايي ، تشکيل يک فيلم سطحي نسبتاً پايدار مانند سولفيد سرب ، کلريد آهن يا سولفيد آهن را مي دهند.
مواد پاک کننده در روغن  از رسوب گذاري در روي قسمت هاي موتورهاي احتراقي جلوگيري مي کنند و آن ها را به صورت لجن هاي معلق در روغن  به شکل Varnish ، Carbon و رسوبات سربي در مي آورند. از ترکيبات باريم و کلسيم سولفونات ها و فنات ها به عنوان مواد پاک کننده در روغن  موتورهاي ديزلي و بنزيني استفاده      مي کنند .بسياري از پاک کننده هاي بدون خاکستر داراي پايه الکيل متا اکريلات مي باشند که اکثراً شامل گروه هاي نيتروژن قطبي در زنجيره هاي جانبي خود يا مشتقات پلي آميني اسيدپليبوتنيل سوکسينک هستند . اين نوع ترکيبات علاوه بر خاصيت پاک کنندگي از زنگ زدگي نيز جلوگيري نموده و انديس ويسکوزيته روغن  و نقطه ريزش آن را بهبود مي دهند .
از انواع رايج بهبود دهنده انديس ويسکوزيته مي توان پلي متا آکريلات ها ، پلي ايزوبوتيلنها و پلي الکيل اسيترن ها را نام برد . کار اين ترکيبات در اصل بالا بردن ويسکوزيته روغن  هاي سبک مي باشد . اين مواد در تهيه روغن  موتورهاي مولتي گريد استفاده مي شوند . کوششهاي تحقيقاتي بسيار براي بهبود پايداري در در مقابل شکستن مکانيکي اين مواد انجام گرفته که روغن  براي مدت طولاني به حال ويسکوز باقي بماند.
همانطور که ديده مي شودپاک کننده ها از دو قسمت يکي زنجير هيدروکربني و ديگر سرقطبي به دست آمده اند. قسمت زنجير هيدروکربني ماده پاک کننده را در روغن قابل حل مي نمايد بنابراين محلولي روشن و واضح به دست مي آيد.
سر قطبي نقطه اتصال فلز به آن است. کلسيم ،منيزيم ، و سديم فلزاتي هستند که عموما ً براي تهيه مواد پاک کننده استفاده مي شوند. سولفوناتها، فنات ها و سياليسيت ها رايج ترين مواد پاک کننده قابل استفاده هستند. سولفوناتهاي خنثي محصول خنثي سازي اسيد سولفونيک با يک پايه فلزي مي باشند .سولفونات هاي خنثي ، منبع قليائيت براي روغن موتورها مي باشد. سولفونات هاي قابل حمل در روغن شامل فلز به مقدار بيش از اندازه استوکيومتري است که با سولفونات نرمال در ترکيب است. در اين ميان سولفونات هاي بازي قدرت بيشترب در خنثي سازي اسيدهاي بوجود آمده و معلق سازي مواد دارند.
تهيه يک سولفونات بازي قوي OVERBASED SULFUNATE به صورت زير است :  
RSO3H + MO/OR/MOH ------------ RSO3M + H2O
RSO3M + XMOH PROMOTER RSO3M – XMCO + H2O
                                    CO2
سولفونات خنثي با مقدار لازم از هيدروکسيد فلز در حضور PROMOTER و       دي اکسيد کربن مخلوط شده تا سولفونات قليايي قوي چه به صورت هيدروکسيد فلز يا کربنات فلز اصل شود.
مقدار قلياييت اين گونه سولفونات هاي بازي از 0 تا 440 مي باشد و مقدار خاکستر سولفونات آن نيز بين 5 تا 50 درصد مي باشد. قلياييت مواد پاک کننده بر اساس نوع هيدروکسيد فلز يا کربنات فلز شرکت کننده در پاک کننده متفاوت است. هيدروکسيد کلسيم و کربنات کلسيم به طور مثال ، از عناصر بازي حاضر در پاک کننده سولفونات کلسيم هستند. زماني که سوخت ديزل مي سوزد ، ترکيبات گوگرد حاضر در سوخت نيز مي سوزد و اسيد سولفور توليد مي کند . اين اکسيدهاي گوگردي با آب همراه شده و محصول فرعي احتراق يعني اسيد سولفوريک توليد مي شود . مقدار اسيد سولفوريک تشکيل شده مستقيما ً متناسب با مقدار گوگرد موجود در سوخت است.
Ca(OH)2 + H2SO4 ----- CaSO4 + 2H2O
سولفات کلسيم تشکيل شده در طي واکنش يک ماده خنثي مي باشد. هيدروکسيد کلسيم کاملا ً اسيد سولفوريک را از ترکيب با فلز ديواره موتور دور مي سازد به همين گونه نيز کربنات کلسيم عمل مي نمايد.
CaCo3 + H2SO4 ------------ BCaSo4 + Co2 +H2O
سولفات کلسيم دوباره به عنوان محصوب خنثي سازي تشکيل مي گردد و در اين ميان دي اکسيد کربن و آب نيز تشکيل مي شوند.
معلق سازنده هاي بدون خاکستر ASHLESS DISPERSANT
دو نوع مواد معلق ساز بدون خاکستر يعني سوکسينيمدها و نوع مانيخ MANNICH مي توانند در ميزان قلياييت روغن هاي موتور دخالت داشتهباشند.
پلي ايزوبوتيلن با ايندريد مالئيک براي تشکيل پلي ايزوبوتيل سوکسينيک ايندريد PIBSA وارد واکنش مي شود و سپس اين ترکيبات با يک پلي الکينل آمين ترکيب شده تشکيل سوکسينيميد معلق سازنده را مي کند.
نسبت مقدار نيتروژن به مقدار اسيديته مشتق شده از  PIBSA مي تواند وجود يا عدم وجود قلياييت سوکسينيميد معلق سازنده را مي کند .
در نوع مانيخ الکيل فنل ، فرمالدئيدويک آمين که اکثراً داراي قليايت هستند واکنش مي دهند. مواد معلق کننده سوکسينيميد شامل مواد اوليه نيتروژنه اي است که      مي تواند به دو صورت مختلف وجود داشته باشد يکي ساختمان ايميد و ديگر ساختمان آمينو نوع ساختمان آمينو، آن است که شامل قلياييت در روغن مي شود. آلکانيتي آمينو ناشی از زوج الکترونهاي آزاد در اربيتال خارجي اتم نيتروژن مي باشد که مي توانند با پروتون هايي که از مواد اسيدي نظير اسيد سولفوريک آزاد مي شوند ترکيب شوند.
(CH3 )3N + H2SO4----------( CH3)3N – H2SO4
پلي اترادتيو و پلي اتريورن که داراي خاصيت ضد اکسيداسيون و اثر ضد خوردگي خوب هستند مي توانند به عنوان معلق سازنده نيز استفاده شوند.
خواص و فرمول هاي انواع ادتيوهاي مصرفي در روغن هاي موتور
1-    افزايش دهنده هاي انديس ويسکوزيته VI-IMPROVERS
اين مواد عمدتاً پليمرهاي محلول در روغن با وزن ملکولي بين 10000 تا 1000000 هستند با استفاده از اين مواد مي توان جهت ساخت يک درجه SAE معين روغن پايه با ويسکوزيته کمتر استفاده کرد.
ملکول پليمر محلول توسط روغن متورم مي شود . حجم اين ماده متورم ميزان افزايش ويسکوزيته را تعيين مي نمايد. هر چه دما بالاتر رود حجم افزايش بيشتري مي يابد و غلظت بيشتر مي شود و روغن تمايل به کم شدن غلظت خود را در دماي زياد از دست مي دهد. کيفيت پليمر ها بستگي به ميزان پايداري آن ها در مقابل شکستن مکانيکي SHEAR STABILITY دارد. هرچه وزن ملکولي افزايش يابد اين پايداري کاهش مي يايد در نتيجه ويسکوزيته روغن نيز کاهش مي يابد از طرف ديگر تغليظ افزاينده در انديس ويسکوزيته افزايش مي يابد. شماي زير نشان مي دهد که وابستگي ويسکوزيته به دما به طورقابل ملاحظه اي براي روغن هاي مولتي گريد کمتر از روغن هاي مونوگريد است.
a ) پلي متا اکريلات PMA : استرهاي پليمريزه از اسيد متااکريلات هستند. اين پليمرها به طور طبيعي خاصيت کاهش دهندگي نقطه ريزش نيز دارند در صورت وجود يک گروه قطبي در ساختمان ملکولي آن ها خاصيت معلق نگه دارندگي رسوبات را پيدا مي کنند .
b) پلي ايزوبوتن ها PIB : اين نوع پليمرها از ترکيبات غير معلق سازنده اي هستند که بر روي نقطه ريزش روغن نيز اثر ندارد و استفاده از آن ها بسيار محدود است.
C ) الفين کوپليمرها OCP : معمولا ً از کوپليمرهاي اتيلني و پروپيلني هستند و خاصيت معلق سازندگي آن ها با شرکت کردن يک گروه قطبي در ساختمان ملکولي آن ها به دست مي آيد .
(CH2=CH2)a – ( CH2- CH3/CH)5
d ) استيرن – دي ان کو پليمرها STYRENE/diene CO-POLYMERS
توزيع وزن ملکولي اين پليمرها به اندازه اي اپتيمم شده که يک پايداري در برابر شکستن خوب براي ساخت روغن موتور حاصل نمايند. قدرت تغليظ کنندگي اين کوپليمرها نيز بسيار بهتر از انواع نظيرش حتي با يک SSI   مي باشد.                                        SHEAR STABILITY INDEX
2-    معلق کننده ها DISPERSANTS : در طي پروسه احتراق مقدار زيادي از ذرات دوده SOOT و مواد حاصله از احتراق ناقص پديد مي آيند .اين مواد آلوده کننده غير محلول در روغن منجر به تشکيل رسوبات پيستوني مي شوند تا حتي مي توانندباعث بلوکه شدن فيلترها شوند و از سيلان روغن از راه هاي عبوري باريک جلوگيري نمايند . و در نهايت باعث STAR OIL VATION و  ENGINSEIZURE شوند . نوع اين مواد افزودني بر روي آزمايش موتوري V-D SEQUENCE  موثر است به طور مثال اين مواد داراي يک سر قطبي هستند که به سرعت توسط ذرات آلوده جذب مي شوند و سر ديگر آن ها يک زنجيره هيدروکربني است که قابليت حل در روغن را دارد. بدين ترتيب هنگام تشکيل رسوبات لجني وليکور در موتور پتانسيل ناخالصي ها گرفته مي شود . در روغن هاي موتور با کيفيت بالا در حدود 8-4 درصد از اين مواد افزودني بدون خاکستر را دارا مي باشند.
مواد معلق کننده بدون خاکستر به دو نوع کلي دسته بندي مي شوند
1-    معلق کننده هاي پليمري با وزن ملکولي زياد
2-    معلق کننده هاي با وزن ملکولي کمتر
عملا ً معلق کننده ها بدون خاکستر ASHLESS DISPERSANTS نسبت به پاک کننده هاي فلزي در کنترل رسوبت لجني VARNISH SLUDGE در موتورهاي بنزيني با دماي پايين موثرند. ترکيبات مفيد براي نيل به اين اهداف توسط گروه قطبي متصل به زنجير هيدروکربني با وزن ملکولي نسبتاً زياد به دست مي آيد.گروه قطبي شامل يک يا تعداد بيشتري از عناصري مانند نيتروژن ، اکسيژن و فسفر هستند زنجير قابل حل داراي وزن ملکولي بالاتر از انواع فلزي مشابه خود است. سوکسينيميدها با زنجير طويل آلکنيل
N SUBSTITUTED LONG CHAIN ALKENY / SUCCINIMIDS
اين ترکيبات داراي فرمول عمومي زير هستند.
مانند :a ) منوسوکسينيدها
در تهيه آن ها بايد پلي ايزو بوتنيل کلرايد را با انيدريد فلزي واکنش داده و محصول رابپلي آمين کندانسه نمود.
b) بي – سوکسينيميدها  BI – SUCCINIMIDES
براي تهيه آن مانند a فقط با نسبت متفاوت عمل مي شود به وسيله کندانس نمودن پليمرالفيني يا پلي ايزوبوتيلن با وزن ملکولي بين 1200 – 800 با ايندريدريد مالئيک ماده واسطه اسيد الکيل سوکسينگ به دست مي آيد .
براي تهيه قسمت اصلي ادتيو ان آمينوالکيل پلي آمين استفاده مي شود مانند : تري اتيلن تتراآمين ، تترااتيلن پنتاآمين و N – آمينوالکيل مورفولين استرهاي با وزن ملکولي زياد .مواد تجارتي مورد استفاده از استريفيکاسيون الکل منوياپلي هيدرو هيدريک آليفا تيک با اسيد سوکسينيک که روي آن الفين جانشين شده به دست مي آيد.
الفين جانشين شده حداقل 50 کربن آليفاتيک دارند و داراي وزن ملکولي بين 5000-1000 مي باشند . يک نمونه از اين مواد محصول واکنش اتيلن گليکون يا انيدريد سوکسينيک جانشين شده به صورت زير مي باشند .
نوع ديگر آن PIB / MALA / PENTA  يک نمونه از استرسوکسينات است به طوري که قسمت قطبي استفاده شده عبارتست از پنتا اريتريتول بجاي پلي آمين    مي باشد.
الکلهاي پلي هيدريک مانند گليسيرول ، پنتااريتريتول وسوربيتول در اين نوع مواد استفاده مي شود . فنل هاي اليله با وزن ملکولي زياد نوع مانيخ MANICH چنين محصولاتي از کندانسه نمودن يک فنل الکيله با وزن ملکولي زياد و يک الکيل پلي آمين و يک آلدئيد به دست مي آيد.
مانند کندانسيون پلي پروپيل فنل باتترااتيلن – پنتامين و پارافرمالدئيد به صورت زير:
سه گونه ديگر از معلق سازنده هاي بدون خاکستر عبارتند از :
R ) گروه الکيل يا الکنيل با تعداد بيش از 40 اتم کربن
R’ ) گروه (R OH) وقتيکه Z نيتروژن باشد.
R’ ) گروه 2 (R’ –OH) – وقتيکه Z نيتروژن باشد
R’ ) گروه H m (R’ –O) – وقتيکه Z اکسيژن باشد
R’ ) گروه  (R’ OH) RNH– يا H  (RO)M
R’ ) گروه الکيل با 2 الي 3 اتم کربن
R’ ) گروه H – يا (R’ OH) RNH
Y ) گروه الکيل با 20اتم کربن n تعداد 3 تا 8 m تعداد 5 تا 30 .
ترکيبات با فرمول عمومي I: محصول واسطه واکنش پلي الکينل سوکسينيک ايندريد و پلي الکين گليکون با يک زکوندري يا دي آلکانول آمين ترکيب مي نمايند .
ترکيبات با فرمول II : محصول به دست آمده از ترکيب I را با اسيد بوريک يا انيدريد بوريک واکنش مي دهند تا استربوريک اسيد حاصل شود اين استراز ترکيب يک تا سه مول ترکيب I  با يک مول بور حاصل مي شود.
ترکيبات با فرمول III : محصول واسطه عمل اسيد بوريک يا انيدريد با پلي الکنيل سوکسينک ايندريد در واکنش با ALKY LAKYLENEDIAMINE N.N.N TRIS(POLY OXYALKYLEN ) شرکت مي دهند يا مي توان محصول عمل واسطه بالا را با DIALKANOL AMIN واکنش داد .
3-    پاک کننده ها Detergents : الکيل ساليسيلاتها ، فنات ها و سولفونات ها در فرمولاسيون روغن  موتور براي جلوگيري از تشکيل رسوبات در دماهاي بالا، خوردگي ، سائيدگي و زنگ زدن موتورها استفاده مي شوند. آن ها معمولا ً از ترکيبات ارگانومتاليک که در ساختمان آن ها عناصري مانند کلسيم و منيزيم بکار رفته تشکيل مي شوند.
سولفونات ها MOH --------- R-SO3M +H2O   يا R-SO3H + MO
سولفونات هاي تجاري دو نوعند :
A ) سولفونات هاي نفتي       B ) سولفونات هاي سنتتيک
A ) سولفونات هاي نفتي : به وسيله استفاده از محصولات فرعي ترتمان اسيد سولفوريکي فراکنش روغن  در ساخت وايت اويل ها به دست مي آيند . با تقاضاي زياد براي روغن هاي پاک کننده ساخت سولفونات به صورت محصولي اساسي مطرح مي شود . ساختمان آلي سولفونات هاي نفتي کاملا ً شناخته شده نيست و بستگي به نفت خام مورد استفاده در تهيه آن دارد . زيرا نسبت هاي هيدروکربورهاي آليفاتيک و آروماتيک آن متفاوتند.
B ) سولفونات هاي سنتتيک : براي سال ها از محصولات فرعي ساخت دود سيل بنزين در تبديل آن به اسيد سولفونيک بري استفاده در ساخت سولفونات قابل حل در روغن  پس از واکنش با H2SO4 و غيره استفاده مي شود . در بسياري موارد آن ها مشتقات بنزن با زنجير الکيل طويل به صورت زير هستند.
R و R راديکال هاي آليفاتيک با تعداد بيش از 20 کربن هستند.
مشهورترين پاک کننده هاي سولفوناته در شکل باريم و کلسيم و منيزيم هستند . زمينه آلکاليني سولفونات ها مي توانند شرايط را براي واکنش مستقيم اسيد سولفونيک با اکسيد فلزي يا هيدروکسيد فلز فراهم کنند.
تيوفسفونات ها: محصول تجاري حاصل از اين نوع مشتق، از مواد اسيدي مشتق شده از واکنش بين پلي بوتن و پنتاسولفيد فسفر مي باشد. واکنش بين پلي بوتن با وزن ملکولي بين 1000-500 و پنتاسولفيد فسفر بوسيله سولفور يا فسفات ها کاتاليست مي شوند محصولات واکنش با هيدروکسيد فلز يا اکسيد فلز در محيط خشک يا در حضور آب يا الکل خنثي مي شوند . نمک هاي آزاد مي توانند از ترکيبات فسفورهاي معدني توسط هيدروليز پلي بوتن فسفوپنتا سولفيد به دست آيند .مطالعه بر روي ساختمان اين ترکيبات نشان داده که نمک هاي آلي در حال حاضر اساساً تيوپيروفسفوناتها همراه با ( در بعضي موارد 25-10 درصد ) تيوفسفونات ها و فسفونات ها مي باشند .
نمک هاي فناتها و سولفيد فنل
کلاس برجسته در فنات هاي فلزي شامل نمک هايي از الکيل فنل ، الکيل فنل سولفيد و الکيل فنل آلدئيدها مي باشند . براي قابل حل کردن آن ها در روغن  پايه فنل با الفينهايي الکيله مي شوند که داراي 8 يا تعداد بيشتري اتم کربن باشند. جايگزيني سولفور در ساختمان فنات ها توسط واکنش الکيل فنل با سولفيد کلر يا سولفور عنصر ديگر انجام مي گيرد . ايجاد پل سولفوره يا متيلن خورندگي محصول را پايين تر مي آورد و خاصيت آنتي اکسيد آن را افزايش مي دهد. فنات هاي کلسيم و باريم از انواعي هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرند . آن ها به وسيله واکنش جانشيني فنل ها يا اکسيدها و هيدروکسيدهاي فلزي ساخته مي شوند .
در صورت استفاده بيش از اندازه پايه فلزي خاصيت خنثي سازي اسيد آن افزايش    مي يابد چنين محصولاتي دو تا سه برابر بيش تر از فنات هاي معمولي داراي فلز مورد لزوم مي باشند. تمام انواع پاک کننده اي فوق الذکر به وسيله گنجاندن مقادير زيادي کربنات فلزي با ايجاد باز قوي  OVERBASE تشکيل مايسل هاي پايدار مي دهند. غلظت پاک کننده در فرمولاسيئن روغن  از حدود يک درصد در موتورهاي بنزيني تا 10 درصد در روغن  موتورهاي ديزلي سنگين متغير است . اين ترکيبات در آزمايشات موتوري SEQUENCE II D براي کنتري زنگ زدگي و Sequence III D براي کنترل اکسيداسيون و براي کنترل VARNISH تست موتوري روغن V-D SEQUENCE و در پاکيزه نگاه داشتن پيستون آزمون هايي نظير CATERPILLAR I-H را مي گذرانند. ترکيبات با منبع قلياييت خود مي توانند آلودگي اسيدهاي حاصل از احتراق سوخت با گوگرد بالا را خنثي نمايند.
4-    بازدارنده هاي اکسيداسيونANTI OXIDANTS : عمل اصلي اين بازدارنده ها از بين بررردن راديکال هاي آزاد يا واکنش با پراکسيدهاي تشکيل شده در روغن  مي باشد. اين مسلم است که روغن  در موتور گرم مي شود و در تماس با اتمسفر اکسيد مي شود . روغن  هاي اکسيد شده با کاتاليزورهاي فلزي نظير آهن و مس که قسمت هايي از موتور راشامل مي شوند در تماسند و با محصولات فعال حاصل از احتراق سوخت هم آلوده مي شوند و در کارتر به صورت غبار آلود و فيلم نازک در مي آيند . حد تغييرات اکسيداسيون روغن  پايه و مواد افزودني بستگي به شدت عمل موتور دارد. روغن  در اثر آلوده شدن و نيز اکسيد شدن تشکيل رسوبات کربني در سطح کمربندي رينگ مي کند و در نقاطي که حرارت بالا و شرايط اکسيد شدن دشوارتر وجود دارد رسوبات بر روي نوک پيستون تشکيل مي شود. در اثر نامناسب سرد شدن بالاي پيستون PISTON UNDERCROWN ابتدا رسوبات رزيني شکل مي گيرند اما به سرعت پليمرهاي توليدي تبديل به مواد کک مانن مي شوند که در اثر تجمع مي توانند باعث چسباندن رينگ پيستون و گرم شدن بيش از حد پيستون شوند. حاصل پروسه اکسيد شدن ايجاد مواد اسيدي درون روغن  موتور است که ايجاد خوردگي درمس، سرب و کادميوم موجود در ياتاقان هاي موتور مي نمايد . اساساً معلق سازنده هاي موجود در روغن  با خنثي نمودن اسيدهاي خورنده نقش عمده اي در کاهش خوردگي دارند. آمين ها و دي فنل ها بازدارنده هاي اکسيداسيون هستند که بيشتر در تهيه روغن هاي صنعتي استفاده مي شوند . دربين بازدارنده هاي اکسيداسيون نوع ZDDP آن در روغن  موتورها به طور گسترده استفاده مي شود .
بازدارنده هاي فنلي : درصورتي که گروه هاي الکيل بر روي فنل در دو محل ارتوو پارا قرار گيرند خاصيت بازدارندگي اکسيداسيون فنلها را افزايش مي دهند . وقتي گروه ارتوترشيري بوتيل BUT + و گروه پارارالکيل نوع اول باشد اين خاصيت بيش از پيش افزايش مي يابد.
A ) 2 و 6 دي ترت بئتيل پاراکرزول
B ) 4 – 4 متيل بي ( 2 – 6  دي ترت بوتيلفنل )
نوع b براي دماهاي بالا از نوع a موثرتر است زيرا فراريت آن نسبت به aکمتر    مي باشد .
5-    مواد افزودني ضدزنگ زدگي ANTI RUST ADDITIVES : يکي از اعمال قابل ملاحظه روغن  بخصوص در موتورهاي دريايي  Murine و لوکوموتيوها Railroad قدرت جلوگيري آن ها از زنگ زدن قطعات فلزي موتور است . چنين زنگ زدگي اغلب به دليل وجود رطوبت در اتمسفر بوده که به صورت قطره در داخل موتور جمع مي شوند و يا در سرويس هاي سفر کوتاه در زمستان موتور در حالت سرد رانده مي شود و آب بدين صورت داخل روغن  موتور مي گردد. در صورتي که روغن  موتور فاقد مواد افزودني ضدزنگ زدگي باشند قادر به جلوگيري از زنگ زدن سطوح فلزي درون موتور نمي باشد. جهت اطمينان از کيفيت روغن در اين مورد بايد بتواند تست موتوري SEQUENCE IID را به خوبي بگذراند . جهت جلوگيري از زنگ زدگي روغن  بايد بتواند اعمال زير را انجام دهد .
1-    تشکيل يک فيلم جاذب قوي بر روي سطح فلز
2-    خنثي سازي مواد اسيدي درون روغن 
مواد افزودني پاک کننده قليايي مي توانند با خنثي سازي اسيدهاي حاصله محافظت کافي در مقابل زنگ زدن سطوح فلزي را از اين بابت فراهم سازند ليکن جهت تکميل عمل لازم است که اجزا مکملي به روغن  افزوده شود. اين مواد مکمل عبارتند از : 1- الکيل فنل اتوکسي اتانول
O-CH2-CH2(OCH2CH)NOH                   
N بين 4 تا 9 و R اغلب ايزواوکتيل يا گروه نونيل مي باشند NONYI
2- بلوک کوپليمر EO/PO به فرمول
  (CH-CH2-O) Y (CH2CH2O)× OH × HO-CH2CH2O) )
                                                 CH3
دراين ماده X مي تواند حدود 55 باشد . اين نوع ادتيو به تنهايي هيچگونه فعاليت ضد زنگ زدگي ندارد اما يک واکنش داخلي با مواد افزودني بايک قوي ايجاد پايه اصلي جهت خنثي سازي اسيدهاي داخل روغن  موتور را مي نمايد. غلظت اين مواد مکمل در روغن  ها در حد 5/0 – 1/0 درصد مي باشد .
مواد افزودني ضد ساييدگي ANTI WEAR ADDITIVES : موتورهايي که در شرايط سخت کار مي کنند و عمل روغن  کاري در آن ها داراي مرزهاي بخصوصي مي باشد بر روي اجزاء خاصي از موتور مانند : سوپاپها  اسبک،Roker Arms تايپيت ها ، tappets بالابرنده هاي سوپاپ Valve Lifter، بادامک ها cams سائيدگي و اسکافينگ scuffing ممکن است رخ دهد . مواد افزودني ضد سائيدگي از چنين ضايعاتي جلوگيري مي کند بدين صورت که درصورت شکسته شدن فيلم روغن  دماي ناحيه شکست افزايش مي يابد و در آن دما ماده افزودني با سطح فلز وارد واکنش مي شود و ايجاد فيلم مقاوم محافظ مي نمايد. ترکيبات زينک دي الکيل يادي آريل دي تيوفسفات ها به عنوان مواد افزودني ضد سائيدگي در روغن هاي موتور و روغن هاي صنعتي به کار مي روند . در تهيه اين ترکيبات از واکنش بين الکل منوبازيک با پنتاسولفيد دي فسفر استفاده نموده محصول عمل را با اکسيد روي واکنش مي دهد.
R مي تواند گروه آريل يا الکيل باشد به عنوان ضد ساييدگي موثرتر است اما نوع آريل داراي پايداري حرارتي بيشتري است ليکن پايداري هيدروليکي آن کمتر است
الکيل هاي مورد استفاده عبارتند از : پروپيل ، بوتيل، هگزيل ، اکتيل، مخلوط آنها 
هرچه طول زنجير الکيل بيشتر باشد پايداري ضد ساييدگي نيز بيشتر مي شود . زنجيرهاي شاخه دار باعث کاهش پايداري ترکيب مي شوند . ساييدگي عبارتست از کاهش فلز بين دو سطح متحرک، فاکتورهايي که بر روي آن موثرند تماس بين فلزات ، حضور بعضي مواد ساينده، جمله اسيدهاي خورنده . مکانيزم واکنش ترکيبات ضدساييدگي کاملا شناخته شده نمي باشد اما بدين صورت پيشنهاد مي گردد که محصولات تجزيه شامل سولفور و فسفر بطور شيميايي با سطوح فلزي وارد واکنش مي شوند و فيلم مقاوم محافظ را تشکيل مي دهند به گونه اي که :
الف )  داراي خاصيت تحمل بار باشد.
ب ) کاتاليزورهاي اکسيدکننده فلزي را ناتوان سازد.
ج ) از ساييدگي ياتاقان ها جلوگيري کند .
به طور نرمال غلظت ماده افزودني zdtp در روغن موتورهاي با کيفيت بالا به اندازه اي است که ميزان فسفر و روي موجود در روغن موتور بين 20/0 – 05/0 درصد گردد. به هر حال در بعضي از مشخصات و استانداردها ميزان استفاده از اين ماده محدود شده مثلا ً در استاندارد MIL-L-46152B مقدار ماکزيمم فسفر در روغن تا 14/0 درصد محدود شده . بعضي از سازندگان موتور مانند : شرکت هاي فورد و جنرال موتورز معتقدند که اين ماده بر روي سيستم کاليتيک گازهاي خروجي اثرات منفي دارد.
بهبود دهنده اصطکاک  FIRICTION MODIFIERS : جهت کاهش اصطکاک در قسمت هاي متحرک موتور و بهبود اقتصادي سوخت در فرمولاسيون روغن هاي موتور از انواع صابون هاي فلزي ، استرها و آميدها يا مجموعه آن ها استفاده مي شود . اين مواد کشش زيادي نسبت به سطوح فلزي دارند و با قرار گرفتن بر روي اين سطوح ايجاد يک فيلم کاهنده اصطکاک را مي نمايند . در صورت مصرف يک درصد از بهبود دهنده هاي اصطکاک تا 4 درصد در مصرف سوخت صرفه جويي مي شود .
پايين آورنده اي نقطه جوش POUR POINT DEPRESSANT ADDITIVES
براي نخستين بار درسال 1931 ميلادي اولين ماده افزودني پايين آورنده نقطه ريزش براي استفاده تجاري ساخته و عرضه گرديد . اين ماده افزودني عبارتست از ترکيب مواد مومي کلره با نفتالين بوده است . آن دسته از ترکيبات مختلف که در مقياس صنعتي و تجاري مورد استفاده قرار گرفته اند اکثراً ترکيبات پليمرهاي آلي مي باشند . اگر چه بعضي ترکيبات مونومر مانند :
تتراسيليکات ( ترکيبات الکيل با ساختمان زنجيري طولاني ) و غيره نيز در پايين آوردن نقطه ريزش موثر بوده است . در حال حاضر کليه مواد افزودني پايين آورنده نقطه ريزش ترکيباتي از يکي از پنج خانواده زير مي باشد .
الف) پلي متااکريلات، که ترکيبات پليمره الکيل متااکريلات با ساختمان زنجيري و وزن ملکولي مختلف مي باشد .
ب) پلي اکريل آميدها
ج ) مواد حاصل از ترکيب و تقطير ترکيبات مومي پارافين با نفتالين 
اين مواد به طريق کندانسه نمودن يک پارافين واکس با نفتالين به طريقه فريد کرافت حاصل مي شوند.
د) مواد حاصل از ترکيب و تقطير ترکيبات مومي پارافين با فنل
اين مواد نيز از طريق اضافه نمودن يک الکان بر روي حلقه فنل با روش فريدل کرافت حاصل مي شوند .
ه) دي تتراپارافين فنل فنالات
و) کاربوکسيلات وينيل VINYL CARBOXYLATE: اين ماده عبارتست از کوپليمردي الکيل فومرات  . مکانيزم عمل مواد افزودني پايين آورنده نقطه ريزش
آخرين و دقيق ترين مکانيزمي که در اين مورد پيشنهاد شده است نتيجه مطالعات لورنس و همکاران او در سال 1966 مي باشد که بر اساس آن ترکيبات پليمره الکيل آروماتيک (( ج و د ))  بر روي کريستال هاي نوزاد موم جذب شده و باعث مي شود که اين کريستال ها در جهات مختلف رشد نموده و تشکيل کريستالهاي مومي چند لايه هموژن فشرده بدهد . اين چنين کريستال ها معمولاً قادر به ايجاد شبکه هاي بهم پيوسته مومي کخ باعث ناروايي روغن مي گردد نمي باشد .
پليمرهاي آليفاتيک با ساختمان ملکولي زنجيره هاي جانبي مانند : ترکيبات (( الف و ب )) نحوه تشکيل کريستال هاي موم را به طرق مشابه با مورد قبل تغيير مي دهند ليکن مکانيزم عمل آن ها بر اساس کريستاله شدن همزمان اين ترکيبات با موم و جذب سطحي آن ها مي باشد .
بازدارنده هاي کف FOAM INHIBITORS : هواي ورودي در روغن مي تواند باعث تشکيل کف پايدار در آن گردد. وجود اين کف بر روي روغن کاري قطعات مختلف اثر گذارده و کاهش تدريجي آن را بر روي قسمت ها باعث مي شود که اين امر مي تواند موجب تخريب صدمات جبران ناپذيربر موتور يا قطعات وارد آورد. مصرف ماده افزودني بازدارنده کف که معمولا ً از ترکيبت سيليکوني با اوزان ملکولي مختلف است در مقادير بسيار ناچيز از ايجاد کف جلوگيري مي نمايد . مکانيزم عمل اين ماده کاملاً مشخص نيست اما گفته مي شود که سيليکون به حباب هاي هوا چسبيده و کشش سطحي آن را افزايش مي دهد تا به محض رسيدن حباب به سطح روغن به سرعت گسيخته مي شوند .
بررسي علل اضمحلال مواد افزودني
به دو دليل اصلي روغن خاصيت روغن کاري خود را از دست مي دهد.
1 - آلودگي ،  چه از منابع داخلي يا خارجي
2- کاهش خصوصيات داده شده به روغن توسط مواد افزودني
آلودگي مهمترين عامل ايجاد ساييدگي است و بايد از بين برود . آلودگي خارجي مانند: گرد و غبار ، آب ، مواد خورنده و غيره عوامل اصلي ايجاد ساييدگي هستند ليکن عامل داخلي يعني وجود فلز ساييده نيز در ماشين آلات به اين مساله دامن مي زند . به طور نرمال آلودگي ها آهسته در روغن جمع مي شوند . در صورتي که شرايط کار سخت نباشد اين آلودگي ها متناوباً از بين مي رود و روغن براي مدت طولاني قابل استفاده مي ماند اما در صورتي که شرايط کار سخت باشد به تدريج به ميزان آلودگي افزوده  مي شود و تجمع آن ها باعث بروز خطراتي مي گردد .
کاهش خصوصيات مواد افزودني : مواد افزودني به دو صورت از بين مي روند آن ها مصرف مي شوند يا تغيير شيميايي مي يابند در صورت وجود هر يک از اين موارد در روغن ديگر نمي توان از آن استفاده نمود و بايد آن را تعويض نمود .بعضي مواد افزودني نسبت به حرارت حساس هستند آن ها ممکن است تبخير شوند يا ساختمان ملکولي آن ها شکسته شود به علاوه وجود حرارت و آلودگي و کاهش اثر ماده افزودني باعث اضمحلال روغن پايه گشته و روغن را به پايان عمر مفيد خود نزديک مي کند .
کاهش اثر بازدارنده هاي اکسيداسيون : اکسيداسيون در روغن زماني اتفاق مي افتد که اکسيژن با ملکول هاي روغن ترکيب شيميايي ايجاد مي کند . هر چه روغن گرم تر  مي شود و بيشتر در معرض هوا قرار مي گيرد روغن سريعتر اکسيده مي شود . موادي که در مراحل اوليه اکسيداسيون تشکيل مي شود زياد مضر نيستند اما مواد اکسيده شده باز هم اکسيد مي شوند و ايجاد اسيدهاي آلي مي کنند که اين اسيدها مي توانند به فلزات حمله کنند و نمک هاي فلزي پس از واکنش تشکيل مي گردد، پس مواد اکسيده شده اوليه خود کاتاليزوري براي اکسيداسيون بقيه روغن مي گردند و اگر اين عمل کنترل نشود به صورت يک واکنش زنجيري ادامه مي يابد .
بازدارنده هاي اکسيداسيون سرعت حمله اکسيژن را کم مي کنند اما متاسفانه کاملاً از آن جلوگيري نمي کنند در نتيجه خود آن ها نيز به طور شيميايي تغيير مي کنند و مصرف مي شوند . تداوم اکسيداسيون باعث توليد توليد محصولاتي مي شود که خاصيت روغني را کمتر و کمتر مي نمايند و به صورت غير قابل حل در روغن باقي مي ماند و VARNISH و SLUDGE حاصل از آن ها بر روي قسمت هاي ماشين رسوب می نمايد ويسکوزيته روغن در روند اکسيداسيون افزايش مي يابد و روغن تيره مي گردد .
کاهش بازدارنده هاي زنگ زدگي : خاصيت جلوگيري از زنگ زدن در روغن موتور ب استفاده از مواد افزودني خاص فراهم مي شود . عمل آن ها به وسيله خنثي سازي اسيدهاي متشکله از اکسيداسيون مشخص مي شود و يا ملکولهاي مواد با سطوح واکنش مي دهند و فيلم هاي محافظ بر روي سطوح آهن ايجاد مي کنند .
سدهايي به وسيله اين ملکول ها ايجاد مي شود و از رسيدن آب و اکسيژن  به سطح فلز جلوگيري مي نمايند بنابراين از زنگ زدگي جلوگيري مي نمايند . بازدارنده هاي زنگ زدگي مي توانند جذب آلودگي هايي مانند گرد و غبار فلزات ساييده و محصولات اکسيداسيون شده و از محيط عمل خارج گردند. اين مواد ممکن است جذب آلودگي هاي مايع گردند و وقتي که روغن در سيستم دوران دارد مداوماً با آب و سيالات حاصل از پروسس آلوده شوند و محيط روغن را ترک گويند . اين ترکيبات همچنين ممکن است خود اکسيده شوند و تمايل ان ها در باقي ماندن در ماده افزايش يابد و از وظيفه محوله دور گردند .
کاهش ويسکوزيته روغن :
از مهمترين خصوصيات روغن گرانروي آن است . در بعضي از ماشين ها که فيلم روغن بين قسمت های مختلف قرار مي گيرد و از تماس سطوح آن ها با يکديگر جلوگيري مي نمايد توانايي تحمل بار به وسيله ويسکوزيته روغن حاصل مي شود . يکي از مسائل در روغن هاي مصرف شده تغيير گرانروي آن است : افزايش گرانروي دليل بر وجود اکسيداسيون با آلودگي نظير گرد و غبار يا آب مي باشد به ندرت ويسکوزيته روغن هاي صنعتي در اثر مصرف کاهش مي يابد . دراين صورت مي توان پيش بيني کرد که روغن با حلال يا روغن ديگر با ويسکوزيته کمتر مخلوط گشته . در صورتي که روغن مولتي گريد باشد عمل شکسن پليمرها روي داده است .
کاهش ماده افزودني ضد ساييدگي : ساييدگي سطوح فلزي در سرحد عمل روغنکاري اکثراً اتفاق مي افتد يا اين که ادتيوهاي موجود در روغن از آن خارج شده يا از بين رفته اند . اين مطلب در قسمت هايي از ماشين که فشار و دماي بالا دارند و روغن قشر نازکي در آن نقاط تشکيل مي دهد و نمي تواند از تماس سطوح فلزي با هم جلوگيري کند بيشتر اتفاق مي افتد . مواد افزودني ضد ساييدگي يک فيلم نازک معدني از روي تشکيل مي دهند تا از خوردگي فلز زيرين جلوگيري نمايند . فيلم تشکيل شده داراي مقاومت کمتري از فلز اصلي است بنابراين اگر بين سطوح تماس حاصل شود قبل از اينکه سطح فلز بخواهد آسيب ببيند فيلم تشکيل شده شکسته مي شود . در صورت اضمحلال اين فيلم واکنش شيميايي بين سطوح فلز و ماده افزودني دوباره انجام مي گيرد و فيلم جديدي جايگزين مي گردد . بدين ترتيب اين مواد افزودني تا اضمحلال کامل به وظايف محوله عمل مي نمايند تا روغن فاقد اين ماده گردد . نوعي مواد افزودني EP و جود دارند که از ترکيبات برات هسنتد اين مواد از ساييدگي جلوگيري نموده و کاهنده اصطکاک بين سطوحند . مکانيزم عمل اين مواد کاملا ً متفاوت است. اينها تشکيل فيلمي که با از بين رفتن خود مانع ساييدگي شوند تشکيل نمي دهند آن ها به مرور مصرف و در روغن کاهش مي يابند . برات يک ماده قابل حل در آب است که به طور معلق در روغن مي ماند . تماس با آب مي تواند آن ار از حالت تعليق خارج کند و سبب تهي شدن برات در روغن گردد .
کاهش ماده افزودني معلق نگاهدارنده در روغن : اين مواد در روغن هاي موتور براي دماي بالا و کار دشوار استفاده مي شوند . اين مواد تشکيل رسوبات حاصل از آلودگي و اکسيداسيون را کنترل مي کنند . چنين مواد افزودني مانند : بازدارنده هاي زنگ زدگي داراي عامل هاي قطبي هستند و ليکن بازسازي شيميايي آن ها متفاوت است آن ها آلودگي ها و مواد حاصل از اکسيداسيون را در بر مي گيرند و براي مدت طولاني در روغن معلق نگه مي دارند . ادامه اکسيداسيون مي تواند باعث افزايش بيش از حدي در اطراف اين ماده داشته باشد و مواد اکسيده به شکل لايه هاي نازک گسترش يابند و به يکديگر متصل گردند و ايجاد مجتمع هاي متراکم بزرگ نمايند و از حالت سوسپانسيون خارج شوند و به صورت رسوب در روغن درآيند و باعث کاهش ميزان معلق نگاه دارنده در روغن شوند .
همانطوري که گفته شد مواد افزودني با از بين رفتن خود از وارد آمدن صدمات به قطعات جلوگيري مي نمايند اين مهم است که هميشه ميزان آن ها در روغن به حدي باشد که با شرايط کار آن دستگاه بتوانند وظايف خود را انجام دهند در صورت کاهش بيش از اندازه آن ها بايد روغن را تعويض يا با عمل سرريز کردن اين کمبود را جبران نمود .

ایمیل:
موضوع:
پیغام:

امارات متحده عربی

info@atrod.com
0097165310441

با مادر تماس باشید