Memahami Aditif Deterjen pada Oli Mesin: Gambaran Umum

Isi

Apa itu Deterjen untuk Oli Mesin Pembakaran Internal?

Fungsi Detergen

Kemampuan Netralisasi Asam

Kemampuan Deterjen

Penyebaran

Pelarutan

Perbandingan Kinerja Deterjen Utama

Jenis deterjen untuk Pelumas.

Sulfonat

Alkil fenat dan alkil fenat tersulfurisasi

 

Apa itu Deterjen untuk Oli Mesin Pembakaran Internal?

 

 

Deterjen (untuk Oli Mesin Pembakaran Internal) adalah bahan kimia yang dapat membersihkan bagian-bagian mesin dan menjaga kebersihan bagian-bagian mesin, serta membantu menahan partikel padat yang tidak diinginkan dalam oli mesin. Detergen memiliki empat fungsi: penetralan asam, detergensi, dispersi, dan solubilisasi.

Dalam formulasi oli mesin, sebagian besar deterjen menggunakan sabun logam alkali untuk menetralkan asam organik atau anorganik yang dihasilkan selama oksidasi atau pembakaran.

Deterjen umumnya dikombinasikan dengandispersanDanZDDPdan terutama digunakan dalam oli mesin pembakaran internal.

 

• Pada tahun 1943, Amerika Serikat menemukan bahwa oli mesin diesel yang ditambahkan dengan sabun logam asam karboksilat organik, seperti asam lemak yang larut dalam minyak atau asam naftenat dapat mengatasi masalah peningkatan endapan karbon di alur ring piston, orang menyebutnya deterjen karena jenis ini sabun logam yang larut dalam minyak memiliki kemampuan membersihkan yang mirip dengan sabun yang larut dalam air.
• Penelitian tentang deterjen dimulai dengansabun logam, dan menjadi populer dengan asam lemak dan sabun asam naftenat. Karena sebagian besar garam logam asam lemak dan garam logam asam naftenat juga merupakan katalis oksidasi pada minyak pelumas, mereka digantikan oleh sulfonat, fenat, dan fosfat dengan perkembangan industri pelumas.
• Dalam aditif pelumas modern, termasuk deterjen yang paling populerSulfonat, Sulfurasi Alkilfenat, Fosfonottiolat, Alkilsalisilatdan Naftenat. Lima jenis deterjen awalnya diterapkan dengan garam netral.
• Pada akhir 1940-an dan awal 1950-an, dengan peningkatan mesin diesel supercharged berdaya tinggi dan peningkatan bahan bakar yang mengandung belerang, serta pemahaman yang lebih baik tentang netralisasi deterjen, orang mulai mengembangkandeterjen dasarDandeterjen over-base.
• Pada akhir tahun 1950-an, produk detergen dengan nilai dasar 250 mg KOH/g dikembangkan.
• Saat ini, jumlah produk basa tinggi mengambil sebagian besar aditif pelumas modern, dan nilai basa dapat mencapai hingga 400~500mgKOH/g. Lebih dari 75 persen deterjen digunakan dalam oli mesin bensin dan oli mesin diesel. Dosis deterjen dalam oli mesin mobil bisa mencapai 3 persen ~ 15 persen, dan kandungan oli mesin kapal akan lebih tinggi lagi. Minyak silinder laut (TBN 100) mengandung aditif hingga 30 persen, sebagian besar aditif ini adalah deterjen.

 

 

Fungsi Detergen

 

Kemampuan Netralisasi Asam
Kebanyakan detergen memiliki nilai basa, dan ada juga yang memiliki nilai basa tinggi, yang disebut aTotal Nomor Dasar (TBN), dan TBN mewakili kemampuan untuk menetralkan asam. Garam logam yang berbeda memiliki kemampuan netralisasi asam yang berbeda.

Deterjen alkali sulfonat dan fosfat adalah garam alkali kuat asam-kuat, dan hanya bagian deterjen yang terlalu basa, yaitu karbonat dan hidroksida, yang dapat menetralkan kemampuan asam, sedangkan sulfonat netral dan fosfat adalah sabun dan tidak memiliki kemampuan untuk menetralkan asam. . Namun, karboksilat basa, salisilat, dan fenat adalah garam basa kuat-asam lemah, menjadikannya basa Lewis. Tidak hanya bagian over-alkaline yang memiliki kemampuan menetralkan, tetapi sabun juga memiliki kemampuan untuk menetralkan asam.

Detergen dengan nilai basa tinggi umumnya merupakan kombinasi dari karbonat (CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃, Na₂BERSAMA₃, Li₂BERSAMA₃, dll.) dan logam hidroksida [Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg(OH)₂, NaOH, LiOH] dan koloid negara superpartikel lainnya tersebar dalam deterjen berbasis logam netral.

Deterjen overbased dengan cadangan alkali yang tinggi dapat terus menerus menetralkan asam turunan oksidasi dari minyak pelumas dan bahan bakar minyak, mencegahnya dari kondensasi oksidatif lebih lanjut, dan dengan demikian mengurangi endapan resin di mesin. Pada saat yang sama, ia juga dapat menetralkan oksida belerang yang dihasilkan setelah pembakaran bahan bakar yang mengandung belerang, mencegahnya dari minyak pelumas sulfonasi;

Itu juga dapat menetralkan asam karboksilat, asam sulfat, asam nitrat, dll. Yang dihasilkan setelah pembakaran bensin, dan mencegahnya bekerja lebih lanjut pada hidrokarbon.

Karena netralisasi asam anorganik dan asam organik ini, korosi zat asam ini pada bagian logam mesin dapat dicegah, yang sangat penting untuk oli mesin diesel dan oli kapal laut yang menggunakan bahan bakar belerang tinggi.

 

Kemampuan Deterjen

Deterjen dalam bentuk misel dalam minyak dan memiliki adsorpsi yang kuat pada lapisan resin dan endapan karbon yang tidak diinginkan. Itu dapat membersihkan film resin dan endapan karbon yang menempel pada piston dan membubarkannya di dalam oli.

Secara umum, semakin kuat sifat pendispersi, semakin kuat sifat tersebut.

 

Penyebaran

Deterjen dapat menyerap partikel padat kecil seperti partikel koloid dan karbon yang telah dihasilkan dan membubarkannya di dalam minyak, mencegahnya menggumpal membentuk partikel besar yang melekat pada silinder atau mengendap menjadi lumpur.

 

Pelarutan

Solubilisasi adalah fenomena bahwa zat terlarut cair yang awalnya tidak larut dalam minyak menjadi larut karena penambahan sejumlah kecil surfaktan.

Detergen adalah beberapa surfaktan, sering terdispersi dalam minyak sebagai misel, yang dapat melarutkan senyawa yang mengandung oksigen yang mengandung gugus hidroksil dan karbonil, senyawa yang mengandung nitro, lumpur, jelaga, dan air. Zat-zat ini adalah perantara untuk membentuk film cat. Mereka dilarutkan ke tengah misel dan dikelilingi oleh molekul aditif yang membentuk misel, sehingga mencegah oksidasi dan kondensasi lebih lanjut, dan mengurangi pembentukan film cat dan endapan karbon. Memang, kelarutan prekursor endapan oleh detergen, yaitu kemampuan untuk membuat gugus fungsi yang sangat reaktif ini menjadi kurang aktif, sehingga mencegah transformasinya menjadi endapan, jauh lebih sedikit melarutkan daripada banyak dispersan tanpa abu.

 

Pada dasarnya detergen terdiri dariGrup Lipofilik, Grup Polar, dan Grup Hidrofilik.Seperti tabel berikut ini:

 

BARANG	Grup Lipofilik	Grup Kutub	Gugus Hidrofilik	Struktur Molekul
Sulfonat	Alkilaril	Gugus asam sulfonat	Ca, Mg, Ba, Na
Alkilfenol dan Alkilfenat Sulfur	Alkilaril	Hidroksil fenolik	Ca, Ba
Alkil salisilat	Alkilaril	Salisilat	Ca, Mg, Ba
Tiofosfat	Poliisobutilena n=17-20	fosforotioat atau asam fosfat	Ca, Ba

 

Kinerja deterjen dan dispersi dari deterjen dan dispersan utama

Aditif Pelumas	Kemampuan solubilisasi		Kemampuan Dispersi			Kemampuan Deterjen
	Padat / persen	Piruvat/(mmol/kg)	produk penguraian asam organik / persen	aspal/ persen	karbon hitam / persen	Mencegah adsorpsi karbon hitam / persen	bersihkan karbon hitam / persen yang terserap	Cegah adsorpsi karbon hitam di bawah medan listrik/ persen
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
Suksinimida	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

Perbandingan Kinerja Deterjen Utama

BARANG	Penyebaran	Netralisasi asam	Pelarutan	Anti karat	Antioksidasi
Netral, Basa sulfonat	tengah	tengah	tengah	Ya	TIDAK
Sulfonat Basa Tinggi	tengah	tinggi	tengah	Ya	TIDAK
Netral, Base Phenat	rendah	tengah	rendah	TIDAK	Ya
Basa Alkil Fenat Tinggi	rendah	tinggi	rendah	TIDAK	Ya
Alkilsalisilat	rendah	tengah	rendah	TIDAK	Ya
Tiofosfat	tengah	tengah	tengah	TIDAK	Ya

 

Jenis deterjen untuk Pelumas.

 

Menurut sumber bahan bakunya, deterjen sulfonat dapat dibagi menjadi:

• Minyak Sulfonat;
• Sulfonat Sintetis.

 

Menurut nomor basa, sulfonat dibagi menjadi:

• Sulfonat Netral;
• Nomor Basis Tengah Sulfonat;
• Sulfonat Bilangan Basa Tinggi;
• Sulfonat Nomor Basa Super Tinggi.

 

Menurut jenis logamnya:

• Kalsium Sulfonat;
• Magnesium Sulfonat;
• natrium sulfonat;
• dan Litium Sulfonat.

 

Sulfonat

 

Kalsium Sulfonatadalah deterjen sulfonat yang paling banyak digunakan.

 

Karena kandungan abunya yang rendahMagnesium Sulfonat, memenuhi persyaratan minyak pelumas abu rendah dan memiliki ketahanan karat yang baik. Ini sebagian besar digunakan dalam oli mesin bensin bermutu tinggi, dan relatif mudah untuk lulus uji karat MS Ⅱ D.

 

Karena garam barium adalah logam berat dan beracun, penerapannya semakin berkurang, danBarium Sulfonathampir sepenuhnya dihilangkan sebagai deterjen minyak pelumas. Namun Barium Sulfonat memiliki performa anti karat yang sangat baik pada berbagai logam dan cocok untuk digunakan sebagai anAditif Anti Karat.

 

Kalsium sulfonat berbasis berlebih dibentuk dengan mendispersikan kelebihan basa dalam misel dalam bentuk kalsium karbonat (CaCO3,) untuk membentuk sulfonat berbasis berlebih. Rasio garam kalsium (m) terdispersi sebagai kalsium karbonat terhadap garam kalsium sulfonat (n) melebihi 30:1.

 

Sulfonat basa rendah atau netral memiliki efek pendispersi yang lebih baik pada jelaga dan zat lain, sedangkan sulfonat basa tinggi memiliki kemampuan netralisasi yang lebih baik dan detergensi suhu tinggi.
Sulfonat dapat dengan kuat diserap pada permukaan logam besi untuk membentuk lapisan pelindung yang kedap air, yang memastikannyakinerja antirust yang baik.

Dibandingkan dengan salisilat dan fenat, sulfonat lebih baik daripada salisilat dan fenat dalam hal kelarutan dan dispersi, tetapi dalam kondisi suhu tinggi yang keras, kecepatan netralisasi dan detergensi lebih buruk daripada salisilat dan fenat.
Secara khusus, semuaaditif sulfonat memiliki sifat anti-oksidasi dan anti-korosi yang buruk, Danaditif sulfonat bernilai basa tinggi bahkan meningkatkan oksidasi.
Untuk menutupi kurangnya anti-oksidasi, selain untuk menggabungkan sulfonat basa tinggi dan rendah yang berbeda dalam oli mesin modern, lebih penting untuk menggunakan sulfonat dalam kombinasi dengan garam alkil sulfur, dispersan, dan antioksidan dan anti-oksidan. -aditif korosi.

Umumnya, sulfonat memilikidetergensi suhu tinggi yang baik, kemampuan netralisasi yang kuat,ketahanan karat yang baik, Danbeberapa dispersibilitas. Bahan bakunya mudah didapat dan harganya murah. Ini dapat digabungkan dengan aditif lain untuk menyiapkan berbagai oli mesin pembakaran dalam. Hal ini juga digunakan untuk silinder laut dan oli mesin.

 

Alkil fenat dan alkil fenat tersulfurisasi

 

Deterjen Alkylphenplte adalah salah satu deterjen oli mesin yang muncul pada akhir tahun 1930-an. Sejak awal, aditif jenis ini dengan cepat dibuat menjadi berbagai turunannya, seperti alkilfenat tersulfurisasi, alkilfenat kondensasi formaldehida, alkilfenat kondensasi formaldehida amina.

Sejak tahun 1950-an, dengan pengembangan berbagai mesin diesel berdaya tinggi dan penerapan bahan bakar sulfur tinggi, untuk secara efektif mengatasi masalah peningkatan endapan karbon pada piston dan korosi & keausan liner silinder, deterjen alkilfenol secara bertahap berkembang menuju produk dasar tinggi dengan TBN 200~250.

Garam alkilfenol yang paling umum digunakan adalah garam kalsium dan garam magnesium, dan yang paling umum digunakan adalah garam kalsium.
Namun, kinerja alkil fenat murni buruk, dan sulit untuk metalisasi untuk menghasilkan produk basa tinggi, sehingga Alkil Fenat Garam Sulfur dan alkil fenat muncul hampir bersamaan dan menjadi yang paling banyak digunakan di dunia saat ini. Ini memiliki berbagai spesies, dan konsumsinya adalah yang kedua setelah sulfonat, dan fenat alkali menyumbang sepertiga dari pasar aditif deterjen pelumas.

 

Menurut nomor dasarnya, alkil fenat tersulfurisasi meliputi:

 

 

• Alkil fenat tersulfurisasi basa rendah (TBN100);
• Alkil fenat tersulfurisasi basa menengah (TBN150);
• Alkifenat belerang basa tinggi (TBN250);
• Kalsium alkilfenat tersulfurisasi basa super tinggi (TBN300).

 

 

Karakteristik fenat belerang:

 

• Alkilfenat tersulfurisasi mudah terdisosiasi dalam media minyak, sehingga memiliki sifat khususkemampuan netralisasi yang baikDananti-oksidasi dan anti-korosi yang sangat baikproperti.

• Alkilfenat tersulfurisasi khususnyadetergensi suhu tinggi yang baik, dan sangat efektif dalam menekan endapan karbon di alur ring atas oli mesin diesel supercharged. Ini adalah salah satu aditif yang sangat diperlukan untuk oli mesin diesel supercharged;

• Alkilfenat tersulfurisasi banyak digunakan di berbagai tingkatan oli mesin pembakaran dalam karena sifatnyaretensi alkali yang baik dan kemampuan pemisahan air, dan masih menjadi salah satu aditif utama minyak pelumas laut.

 

Perbedaan antara Deterjen Fenat dan Deterjen Sulfonat:

 

Baik sulfonat basa tinggi & alkil fenat basa tinggi memiliki sifat yang baikkemampuan netralisasi asam.

Sulfonat basa tinggi dapat mengurangi kinerja antioksidan pada Pelumas. Tetapi alkil fenat basa tinggi memiliki sifat antioksidan.

 

Alkilfenat tersulfurisasi digabungkan dengan deterjen lain, dispersan, dan ZDDP, dan banyak digunakan dalam berbagai oli mesin pembakaran internal, terutama oli mesin diesel supercharged untuk mengurangi simpanan karbon. Ini mempertahankan alkalinitas yang baik dan digunakan dengan baik dalam oli silinder laut, sehingga telah dikembangkan dalam skala besar di negara-negara Barat dan telah menjadi salah satu aditif pelumas terpenting saat ini.