›
›

Bài giảng Dầu nhờn - Mỡ - Phụ gia

pdf 263 trang ngocly 2680
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Dầu nhờn - Mỡ - Phụ gia", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_dau_nhon_mo_phu_gia.pdf

Nội dung text: Bài giảng Dầu nhờn - Mỡ - Phụ gia

  1. DẦU NHỜN - MỠ - PHỤ GIA I. Đại cương II. Chức năng III. Các tính chất lý hóa IV. Dầu gốc: Sản xuất, Đặc trưng và Tính chất V. Phụ gia VI. Mỡ nhờn
  2. Chương I: Đại cương
  3. Chương I: ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT BÔI TRƠN • Định nghĩa: • La Rousse: Là sản phẩm dùng để bôi trơn • Technique: Là sản phẩm cho phép hoặc làm dễ dàng cho sự chuyển động giữa 2 chi tiết cơ khí • Phân loại: Phân loại theo trạng thái của dầu bôi trơn: • Chất bôi trơn KHÍ • Chất bôi trơn LỎNG (dầu bôi trơn, dầu nhờn) • MỠ (Chất bôi trơn bán rắn) • Chất bôi trơn RẮN – Phân loại theo mục đích sử dụng : 3 loại chính Dầu cho động cơ ô tô Dầu truyền động (boîte de vitesse ) Dầu công nghiệp
  4. Thị trường Chất bôi trơn • Dầu gốc: Năng suất tại nhà máy Lọc dầu (Gonfreville): RA= 44.000 kt/năm tương đương hơn 1% dầu thô được xử lý Năng suất dầu nhờn: 38.000 kt/năm khoảng 50% được sử dụng làm dầu động cơ • Phân bố trên thế giới (kt) Tây Âu 7300 Trung và Đông Âu 2300 Phi Châu 1100 Trung Đông 2100 Châu Á và châu Đại dương 10100 Bắc Mỹ 12300 Nam Mỹ 3900
  5. Tiêu thụ trong năm 2001 • Dầu Động cơ: 49% – Động cơ xăng 18% – Động cơ Diesel 23% – Động cơ 2 thì 1% – Truyền động 7% • Dầu Tàu thủy 4% • Dầu Công nghiệp 47% Turbin Máy nén Thủy lực • Các loại khác: – Dầu máy bay 36000 t/năm – Mỡ – Dầu phanh, dầu giảm sốc, dầu là m mát
  6. Chu trình bôi trơn động cơ
  7. Phân loại dầu động cơ SAE
  8. Tiêu chuẩn kỹ thuật của Mỹ API
  9. Tiêu chuẩn kỹ thuật Châu Âu ACEA
  10. Chương II: Chức năng của dầu bôi trơn
  11. 1. Chức năng giảm ma sát • tạo màng dầu: phân tách 2 bề mặt vật liệu • khi có sự chuyển động: chỉ có các phân tử dầu trượt lên nhau ⇒ ma sát nội tại (<<< lực ma sát khô sinh ra giữa 2 bề mặt rắn) ⇒ độ nhớt • dầu có độ nhớt lớn ⇒ lực ma sát nội tại lớn và ngược lại
  12. Chức năng giảm ma sát trong động cơ ô tô • Tại bộ phận phân phối (came và poussoirs): ⇒ Ma sát limite ⇒ Phụ gia chống mài mòn • Tại piston và cylindre: ⇒ Ma sát mixte ⇒ Độ nhớt và phụ gia chống mài mòn • Tại thanh truyền: ⇒ Ma sát hydrodynamique ⇒ Độ nhớt
  13. 2. Chức năng làm sạch • mùn kim loại • bụi, cát sạn trong không khí • chất nhiễm bẩn sinh ra do quá trình cháy ⇒ bào mòn vật liệu • dầu: trạng thái lỏng ⇒ chảy qua các bề mặt chuyển động và kéo theo các chất nhiễm bẩn ⇒ đưa về carter
  14. Chức năng làm sạch trong động cơ ô tô • Tại buồng đốt: ⇒ Tại soupape và bougie: cặn tro ⇒ autoallumage • Tại piston (T = 200 ÷ 400oC): ⇒ cặn trên piston ⇒ Bám dính trên segment • Tại carter: ⇒ cặn do nhiệt độ thấp ⇒ Sludge
  15. Sự bám bẩn trong buồng đốt Dépôt sinh ra do nhiên liệu không cháy và do dầu bôi trơn (chủ yếu là các cấu tử phụ gia) Để hạn chế hàm lượng tro: • Giảm hàm lượng phụ gia hoặc dùng phụ gia không tro • Công thức phối trộn riêng cho động cơ xăng và diesel
  16. Sự bám bẩn piston Dầu chất lượng tốt Dầu chất lượng xấu
  17. 3. Chức năng làm mát • Ma sát ⇒ nhiệt • Trong động cơ: – Nhiệt do ma sát – Nhiệt do quá trình cháy nhiên liệu • dầu: trạng thái lỏng ⇒ chảy qua các bề mặt ma sát và mang theo nhiệt ⇒ làm mát vật liệu
  18. 4. Chức năng làm kín • Động cơ ô tô: tại vị trí piston - cylindre • Máy phát, bơm thủy lực : áp suất làm việc rất lớn ⇒ yêu cầu độ kín cao • dầu: nhờ vào khả năng bám dính và tạo màng ⇒ lấp kín các khe hở, bảo đảm quá trình làm việc bình thường cho thiết bị
  19. 5. Chức năng bảo vệ bề mặt • Sự tiếp xúc các chi tiết máy với các tác nhân gây ăn mòn như: – Oxy, độ ẩm của không khí – Khí thải hay khí cháy từ nhiên liệu đốt trong động cơ hay các lò đốt – Môi trường làm việc ⇒ bề mặt vật liệu bị oxy hóa hay bị ăn mòn • dầu: tạo lớp màng bao phủ bề mặt các chi tiết ⇒ ngăn cách sự tiếp xúc với các yếu tố môi trường
  20. Các yêu cầu khác đối với dầu động cơ • Khoảng cách thay dầu dài • Chất ức chế oxy hóa • lựa chọn dầu gốc • Tiết kiệm nhiên liệu (Fuel economy) • Độ nhớt • Phụ gia biến tính ma sát • Giảm ồn • Giảm ô nhiễm • Phụ gia “không tro” • Phụ gia phân tán
  21. Quan hệ Môi trường – Chất bôi trơn • Trực tiếp: Giảm tiêu thụ nhiên liệu – KYOTO: cam kết giảm 8% sản xuất CO2 – Về phía ngành ô tô: giảm 12% phát thải CO2 – Quyết định của EU: 140 g/km năm 2008 120 g/km năm 2012 – Vai trò của dầu: Fuel economy • Gián tiếp: Giảm phát thải tạp chất – Hệ thống xử lý khí thải (post-traitement): khử NOx, CO, HC không cháy và particule – Yêu cầu đối với dầu: không cản trở hoạt động của hệ thống này ⇒ (ngộ độc xúc tác)
  22. Chương III: Các tính chất lý hóa của dầu bôi trơn
  23. 1. Tính chất vật lý Độ nhớt Chỉ số độ nhớt Độ bay hơi Tính chất ở nhiệt độ thấp 2. Tính chất cơ học 3. Tính chất hóa học Tính ổn định oxy hóa Chỉ số kiềm và axit Điểm anilin Chỉ số hydroxyle Cặn cacbon Hàm lượng tro Cặn không tan
  24. I. Tính chất vật lý 1. Độ nhớt Là yếu tố quyết định chế độ bôi trơn: chiều dày màng dầu và mất mát do ma sát Nếu dầu có độ nhớt quá lớn : • Trở lực tăng • Mài mòn khi khởi động • Khả năng lưu thông kém Nếu dầu có độ nhớt nhỏ • Dễ bị đẩy ra khỏi bề mặt bôi trơn • khả năng bám dính kém • Mất mát dầu bôi trơn
  25. 1. Độ nhớt (tt) • Là đại lượng kiểm tra sự thay đổi dầu trong quá trình sử dụng • Độ nhớt có thể biểu diễn dưới 3 dạng: 1. Độ nhớt động lực (viscosité dynamique) 2. Độ nhớt động học (viscosité cinématique) 3. Độ nhớt qui ước (viscosité empirique)
  26. Độ nhớt động lực • Là đại lượng đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra khi các phân tử chuyển động tương đối với nhau • Định luật Newton: Lực ma sát nội tại F sinh ra giữa 2 lớp chất lỏng có sự chuyển động tương đối với nhau sẽ tỷ lệ với diện tích tiếp xúc S của bề mặt chuyển động và gradient tốc độ du/dh bởi hệ số µ, chính là độ nhớt động lực học : épaisseur du film d’huile
  27. Độ nhớt động lực du • Công thức Newton: F = µ .S. dh • Chất lỏng newton: µ = f(chất lỏng, t, p) • Đo µ: loại nhớt kế quay Brookfield, CCS (Cold Craking Simulator), MRV (Mini Rotary Viscometer), Ravenfield (HTHS) • Đơn vị: – Hệ SI: Pa.s – Hệ CGS: Poise (P), thường dùng cP (centi Poise) µ • H2O: 20oC = 1cP • 1 Pa.s = 10 P hay 1mPa.s = 1 cP • Chất lỏng phi newton: µ = (chất lỏng, t, p, tốc độ trượt (du/dh)
  28. Nhớt kế Ravenfield
  29. Độ nhớt động học • Là độ nhớt kỹ thuật của dầu, được xác định bằng tỷ số giữa độ nhớt động lực µ với tỷ trọng ρ của dầu • Đo: đo thời gian chảy (bằng giây) của một thể tích dầu nhất định qua một ống mao quản chuẩn, được gọi là nhớt kế mao quản và được tính theo công thức: ν = C.t • C: hằng số nhớt kế • Đơn vị: – Hệ SI: m2/s, thường dùng mm2/s – Hệ CGS: Stokes (St), thường dùng cSt ν • H2O: 20oC = 1 cSt • 1 cm2/s = 1 St hay 1 mm2/s = 1 cSt
  30. Nhớt kế mao quản
  31. Độ nhớt qui ước • Độ nhớt Engler (oE), Độ nhớt Redwood (oR) • Độ nhớt SSU (Second Saybolt Universal) – Phương pháp SSU được dùng cho HDB sản xuất bằng dung môi, xác định ở 100oF (hay 37,8oC) Visco SSU ≈ 5 lần KV40 (cSt) – Ex: + Dầu 100NS + Dầu 350NS ∆ Lưu ý: Đối với các loại dầu gốc khác, thì chỉ số đi sau chỉ độ nhớt động học (cSt) ở o 10 0 C
  32. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt 1. Dầu công nghiệp (ISO 3448): ISO ν (cSt) ở 40oC ISO ν (cSt) ở 40oC VG 2 2,2 VG 100 100 VG 3 3,2 VG 150 150 VG 5 4,6 VG 220 220 VG 7 6,8 VG 320 320 VG 10 10 VG 460 460 VG 15 15 VG 680 680 VG 22 22 VG 1000 1000 VG 32 32 VG 1500 1500 VG 46 46 VG 2200 2200 VG 68 68 VG 3200 3200 • Mỗi ISO cho phép ν nằm trong biên độ ±10% Ví dụ: Loại ISO VG32: ν dao động từ 28,8 đến 35.2 cSt ở 40oC
  33. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt 1. Dầu truyền động (SAE J306): Nhiệt độ max (oC) để ν(cSt) ở 100oC SAE J306 đạt η = 150000 mPa.s min max 70W -55 4,1 75W -40 4,1 80W -26 7,0 85W -12 11,0 80 7,0 <11,0 85 11,0 <13,5 90 13,5 <24,0 140 24,0 <41,0 250 41,0 • dầu đơn cấp hoặc đa cấp – Ex: Dầu cho pont hypoïde : loại SAE90 – Ex: Dầu cho hộp số (ô tô) : loại 75W-80 , 75W-80 ,
  34. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt 1. Dầu động cơ ô tô (SAE J300) η max (mPa.s) η max (mPa.s) ν(cSt) ở 100oC Viscosité sous ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ bơm cisaillement SAE ASTM D445 (oC), ASTM giới hạn (oC), (mPa.s) ở 150oC, J300 D5293, loại ASTM D4684, Nhớt kế mao quản ASTM D4683, loại CCS loại MRV min max Ravenfield 0W 6200 ở -35 60000 ở -40 3,8 5W 6600 ở -30 60000 ở -35 3,8 10W 7000 ở -25 60000 ở -30 4,1 15W 7000 ở -20 60000 ở -25 5,6 20W 9500 ở -15 60000 ở -20 5,6 25W 13000 ở -10 60000 ở -15 9,3 20 5,6 < 9,3 2,6 30 9,3 < 12,5 2,9 40 12,5 < 16,3 2,9 hoặc 3,7* 50 16,3 < 21,9 3,7 60 21,9 < 26,1 3,7 * 2,9 mPa.s đối với dầu 0W-40, 5W-40 và 10W-40 3,7 mPa.s 15W-40, 20W-40, 25W-40 và 40
  35. II. Chỉ số độ nhớt Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ: Độ nhớt giảm nhanh khi tăng nhiệt độ – Ex: loại dầu khoáng parafinique, độ nhớt giảm 7 lần khi tăng T từ 60 lên 120oC – Sự giảm độ nhớt khi nhiệt độ tăng phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của dầu
  36. Chỉ số độ nhớt (VI) • Quan hệ giữa độ nhớt động lực học và nhiệt độ: Phương trình Andrade (hay Arrhenius) B µ = A.eT B ln µ = ln A + T ∀ µ : độ nhớt động lực học (mPa.s) • A, B: hằng số • T: nhiệt độ (K)
  37. Chỉ số độ nhớt (VI) • Quan hệ giữa độ nhớt động học và nhiệt độ: Phương trình Walther và Mac Coull: ν: độ nhớt động học (mm2/s) B T: nhiệt độ (K) ν + a = A.eT n a: hằng số , a = 0,6 nếu ν > 1,5 mm2/s A: hệ số phụ thuộc vào đơn vị của ν (A = 1 nếu ν là mm2/s) B, n: hệ số đặc trưng cho chất lỏng hay ν + a B' ν + a lg = hay lg lg = lg B'− nlgT A T n A Thay A = 1 và lgB’=b, ta được: lglg(ν+a ) = b - nlgT
  38. Chỉ số độ nhớt (VI) • Quan hệ giữa độ nhớt động học và nhiệt độ: Phương trình ASTM lglg Z = A - BlgT Z = ν + 0,7 + C - D + E - F + G - H ν: độ nhớt động học (mm2/s) A, B: hằng số C, D, E, F, G, H: hệ số phụ thuộc vào ν – Theo tiêu chuẩn ASTM D341, đối với dầu bôi trơn: Z = ν + 0,7 Phương trình ASTM: lglg (ν+0,7) = A - BlgT
  39. Chỉ số độ nhớt (VI) • Xác định VI: so sánh sự thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ với sự thay đổi độ nhớt của 2 loại dầu chuẩn • Loại dầu L có VI = 0 (ex: dầu naphténique) • Loại dầu H có VI = 100 (ex: dầu paraffinique) – Gọi Y: độ nhớt động học của dầu cần xác định ở 100oC – Gọi U: độ nhớt động học của dầu cần xác định ở 40oC – Gọi H: độ nhớt động học của dầu H (VI = 100) ở 40oC, có độ nhớt động học ở 100oC bằng Y – Gọi L: độ nhớt động học của dầu L (VI = 0) ở 40oC, có độ nhớt động học ở 100oC bằng Y
  40. Chỉ số độ nhớt (VI) (lglg(ν+0,7)) ÷ VI inconnu (<0) Khi Y = [2 70] cSt, coï Huile de référence 2 træåìng håüp: naphténo - aromatique VI = 0 •Nếu VI < 100: VI inconnu s) / (0<VI<100) Huile de référence − 2 L U m paraffinique VI = × 100 − (m L H ν té si VI = 100 co is •Nếu VI < 100: v VI inconnu (≥ 100) = 10N − 1 + VI 0,00715 100 lg H − lgU với N = lgY 40 10 (lgT) T(oC) 0
  41. Chỉ số độ nhớt (VI) •Khi Y < 2 cSt, khäng thãø xaïc âënh VI •Khi Y ≥ 70 cSt, ta coï 2 træåìng håüp: 3.Nếu VI < 100: L = 0,8353 Y2 + 14,67 Y – 216 H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y – 97 •Nếu VI ≥ 100: H = 0,1684 Y2 + 11,85 Y – 97
  42. VI của vài loại dầu
  43. Âäü nhåït cuía häùn håüp .Âäü nhåït âäüng læûc cuía häùn håüp: V V Logµ = 1 Logµ + 2 Logµ V 1 V 2 Trong âoï:  µ: âäü nhåït âäüng læûc häùn håüp µ µ  1, 2: âäü nhåït âäüng læûc cáúu tæí 1 vaì 2  V1, V2: thãø têch cáúu tæí 1 vaì 2  V = V1 + V2
  44. Âäü nhåït cuía häùn håüp (tt) .Âäü nhåït âäüng hoüc cuía häùn håüp: ν + = ν + + ν + LnLn( D) X1LnLn( 1 D) X 2 LnLn( 2 D) Trong âoï:  ν: âäü nhåït âäüng hoüc häùn håüp ν ν  1, 2: âäü nhåït âäüng hoüc cáúu tæí 1 vaì 2  X1, X2: pháön tràm thãø têch cáúu tæí 1 vaì 2  D: hàòng säú hiãûu chènh phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü Nhiệt độ D 100oC 1,8 mm2/s 40oC 4,1 mm2/s < 0oC 1,9 P
  45. III. Độ bay hơi • gắn liền với hàm lượng các hợp chất nhẹ • là đại lượng thể hiện sự tiêu thụ dầu trong quá trình sử dụng (mất mát do bay hơi) • đo: Độ bay hơi Noack (ASTM D5800): %m mất mát của dầu khi cho hút không khí đi qua 65g dầu dưới áp o suất 20 mmH2O trong 1h ở 250 C
  46. Độ bay hơi (tt) Thông thường, các dầu nặng có độ bay hơi nhỏ hơn các dầu nhẹ
  47. IV. Tính chất ở nhiệt độ thấp • Điểm vẩn đục (Point de trouble, Cloud point): nhiệt độ mà tại đó xuất hiện các tinh thể paraffine đầu tiên • Điểm chảy (Point d’écoulement, Pour point): nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu vẫn chảy lỏng Quan sát kết quả: - Bằng mắt thường - Bằng phép đo chênh lệch nhiệt lượng • đo: làm lạnh chậm dầu và quan sát ở mỗi 1oC đối với điểm vẩn đục và mỗi 3oC đối với điểm chảy. • Giá trị điểm chảy: nhiệt độ tại đó dầu không chảy nữa (sau 5 giây) được cộng thêm 3oC
  48. Thiết bị đo
  49. ChIII.2: Tính chất cơ học • Ứng suất trượt (Contraintes mécaniques de cisaillement) τ = F S –Trong quá trình làm việc, dầu chịu những ứng suất trượt sau: •Khoảng cách rất bé giữa 2 chi tiết cơ khí chuyển động •Vận tốc chuyển động lớn –Làm giảm độ nhớt của dầu (chute de viscosité) •Thuận nghịch (cisaillement réversible) •Không thuận nghịch (cisaillement irréversible)
  50. Sự sụt độ nhớt • Dầu Newton: không giảm độ nhớt khi chịu tác động cơ học ⇒ Dầu gốc khoáng và dầu gốc khoáng tự nhiên • Huile có chứa phụ gia polyme AVI: không thỏa mãn luật Newton ⇒ Pseudo – plastique ⇒ Chất lỏng phi niutơn • Sự sụt độ nhớt tạm thời • Sự sụt độ nhớt vĩnh viễn
  51. Phương pháp đo cisaillement • Vòi phun diesel (Injecteur Diesel - Orbahn): – Nguyên tắc: Một thể tích dầu không đổi được phun từ 30 đến 250 lần dưới áp suất 175 bar qua một vòi phun diesel có đường kính vài µm.
  52. Banc ORBAHN
  53. ChIII.3: Tính chất hóa học I. Tính ổn định oxy hóa dầu: • Ảnh hưởng sự oxy hóa đến khả năng bôi trơn: • biến chất dầu, do: – sự hình thành các axit hữu cơ – tăng độ nhớt của dầu – sự tích tụ cặn – làm đen dầu Carter véhicule d’essence 1,2L: Huile 15W-40 minérale complètement oxydée (TBN <2)
  54. Sự oxy hóa dầu (tt)
  55. Sự oxy hóa dầu (tt) • Cơ chế : phản ứng cơ chế gốc, 3 giai đoạn • Khơi mào: xảy ra chậm và đòi hỏi năng lượng ⇒ • • – RH + O2 R + HO2 • Lan truyền: xảy ra nhanh, phản ứng chuỗi • ⇒ • – R + O2 ROO ROO• + RH ⇒ ROOH + R• • ⇒ • hoặc R + O2 + RH ROOH + R • ⇒ • – HO2 + RH H2O2 + R Phân nhánh chuỗi (ROOH initiateur) – ROOH ⇒ RO• + HO• ⇒ • • – 2ROOH RO + ROO + H2O – rad-O• + RH ⇒ rad-OH + R•
  56. Cơ chế oxy hóa dầu (tt) Vậy từ ROOH ⇒ sản phẩm có cực: – cétone, aldéhyde, acide, alcool, ester – hợp chất nhẹ bay hơi – hợp chất nặng hòa tan và không hòa tan • Kết thúc: – R• + R• ⇒ R-R (hydrocacbon nặng hơn) – ROO• + R• ⇒ ROOR (sản phẩm oxy hóa không hoạt động) • • ⇒ – ROO + ROO R’O+ R”OH + O2
  57. Sự oxy hóa dầu (tt) 1. Ảnh hưởng của bản chất dầu gốc:
  58. Tính kháng oxy hóa của dầu gốc o o o o
  59. Đánh giá tính kháng oxy hóa • Mục đích: - dự đoán sự thay đổi của dầu khi sử dụng - đưa ra công thức phối trộn dầu nhờn • đo: có rất nhiều phép đo, phụ thuộc vào mục đích sử dụng – dầu động cơ ô tô, dầu hộp số, dầu bánh răng – dầu công nghiệp (dầu máy nén, dầu turbin, ) – dầu gia công kim loại (gia công, tạo hình, cắt ) Đo tại phòng thí nghiệm, hoặc trên chi tiết máy hoặc trên động cơ
  60. Phép thử phòng thí nghiệm 1. Phương pháp CEC-L-48-A-00: •Nguyên tắc: – sục không khí với tốc độ 10 l/h trong 192h vào lọ thủy tinh chứa 300ml dầu ở nhiệt độ không đổi (từ 160 đến 170oC)
  61. Phép thử phòng thí nghiệm 1. Phương pháp ICOT: Nguyên tắc: – Sục không khí 15 l/h vào ống thủy tinh chứa 27g dầu trong 30h ở 175oC = 40h ở 170oC = 48h ở 165oC – 40 ppm Fe
  62. Phép thử phòng thí nghiệm • Phương pháp IP 280: (dầu khoáng công nghiệp, dầu turbin) Nguyên tắc: • sục O2 1 l/h trong 164h vào ống thủy tinh chứa 30g dầu ở 120oC • hỗn hợp naphténates Cu và Fe (Cu và Fe: mỗi loại 20 ppm) • hấp thụ axit nhẹ bay hơi trong nước
  63. II. Chỉ số axit và kiềm • Tính axit: Các axit có mặt trong dầu dưới dạng: • Axit hữu cơ • Axit vô cơ • do phụ gia trong dầu mới • Tính kiềm: Các alcaline được đưa vào trong dầu mới để làm trung hòa các sản phẩm sinh ra do quá trình oxy hóa dầu khi sử dụng
  64. Chỉ số axit và kiềm (tt) 1. Định nghĩa: • Chỉ số axit (AN, TAN): ⇒ HA + KOH KA + H2O Số mg KOH cần thiết để trung hòa axit chứa trong 1gam dầu • Chỉ số kiềm (BN, TBN): ⇒ MOH + HCl MCl + H2O Số mg KOH tỉ lượng tương đương với lượng axit HCl (hoặc HClO4) cần thiết để trung hòa các base chứa trong 1gam dầu • Đơn vị AN, BN: mg KOH/g dầu • Mục đích xác định: • biết được tính chất của dầu mới • theo dõi biến chất dầu tr ong quá trình sử dụng
  65. Phương pháp xác định AN, BN • Có 4 phương pháp xác định chỉ số trung hòa: Phương pháp Chất Phương pháp Ứng dụng AFNOR ASTM phản chuẩn độ ứng AN T 60-112 D974 KOH Chất chỉ thị màu Dầu sáng màu D664 KOH Đo điện thế Tất cả BN T 60-112 D974 HCl Chất chỉ thị màu Dầu sáng màu D4739 HCl Đo điện thế Dầu động cơ đã sử dụng D2896 HClO4 Đo điện thế Tất cả dầu có phụ gia kiềm • AN, BN của một vài loại dầu bôi trơn: Dầu SAE J300 AN (ASTM D664) BN (ASTM D4739) BN (ASTM D2896) 15W-40 3,6 7,7 10,0 15W-40 3,4 5,7 7,6 15W-40 3,0 9,7 11,1 W-40 3,6 13,6 15,0
  66. III. Điểm anilin • Mục đích: đánh giá hàm lượng aromatic trong dầu thông qua khả năng hòa tan vào aniline của dầu. • Nguyên tắc: hỗn hợp 2 thể tích tương đương của dầu và Aniline được đun nóng (có khuấy) cho đến khi tan lẫn hoàn toàn, sau đó được làm lạnh cho đến khi xuất hiện sự vẩn đục • Nhiệt độ tại điểm xuất hiện vẩn đục: điểm Aniline (oC) (PA)
  67. IV.Chỉ số Hydroxyle • Mục đích: đánh giá chức OH trong dầu • Phương pháp xác định: – cho dầu phản ứng với lượng dư axit acetic ⇒ R-OH + CH3COOH R-O-CO-CH3 + H2O – chuẩn độ lượng dư axit acetic bằng KOH Số mg KOH cần thiết để trung hòa axit acetic tiêu hao cho phản ứng acetyl hóa 1gam dầu
  68. V. Hàm lượng cặn Cacbon • Định nghĩa: là % cặn thu được sau khi dầu trải qua một quá trình bay hơi, crackinh và cốc hóa trong những điều kiện xác định • Mục đích: – đánh giá chất lượng dầu gốc – chọn dầu thích hợp cho từng ứng dụng – lựa chọn phụ gia
  69. Hàm lượng cặn Cacbon (tt) • Phương pháp xác định 1. Cặn cacbon Conradson (CCR): (ASTM D 189) • dùng cho dầu nặng • đựng mẫu trong chén nung bằng sứ • đốt cháy mẫu – nhiệt phân – cốc hóa trong môi trường kín • định lượng phần cặn (%m)
  70. Hàm lượng cặn Cacbon (tt) • CCR của vài loại dầu gốc: Dầu gốc CCR Hàm lượng aromatic (%m) (%m) tổng polyaromatique Huile 200NS 0,02 23,6 2,2 Huile 350NS 0,03 22,8 2,0 Huile 600NS 0,07 26,2 2,8 BSS (Bright Stock Solvant) 0,85 40,7 5,8 Bright Stock Aromatique 1,55 51,2 9,9 1.Cặn cacbon Ramsbottom: (ASTM D 524) • dùng cho dầu nhẹ • đựng mẫu trong lọ thủy tinh: nhiệt phân mẫu ở 550oC - 20 phút • định lượng phần cặn
  71. Quan hệ giữa cặn Conradson – Ramsbottom
  72. VI. Hàm lượng tro • Định nghĩa: Là lượng cặn còn lại sau khi đốt cháy hoàn toàn mẫu dầu • Dầu động cơ ô tô: hàm lượng tro sulfate • Phương pháp xác định: ASTM D 874 – Dầu động cơ xăng: tro sulfate ≤ 1,5 %m – Dầu động cơ diesel: tro sulfate ≤ 2 %m
  73. VII.Hàm lượng cặn không tan • Mục đích: đánh giá mức độ nhiễm bẩn hoặc mất phẩm chất (nhiệt và hóa) của dầu • Cặn không tan = muội, bụi, mảnh kim loại (do mài mòn), sản phẩm của oxy hóa và thủy phân • Xác định: theo các phương pháp sau – Cặn không tan tổng: Số mg cặn thu được khi đem lọc 100 ml dầu ⇒ dùng cho dầu công nghiệp • Màng lọc 0,8 µm : dầu thủy lực • Màng lọc 1,2 µm : dầu thủy lực độ nhớt cao • Màng lọc 5 µm : dầu bánh răng
  74. Hàm lượng cặn không tan (tt) • Cặn không tan trong pentane và cặn không tan trong toluène: – ASTM D893 – cho dầu động cơ ô tô, dầu truyền động – cho kết tủa bằng dung môi – thu kết tủa bằng ly tâm • Dung môi: – Pentane: kết tủa toàn bộ muội, muối chì, mảnh kim loại, bụi và nhựa (sản phẩm của sự oxy hóa dầu) – Toluène: hòa tan nhựa và kết tủa toàn bộ các hợp chất lạ
  75. Chương IV: Dầu gốc
  76. Dầu gốc 1. Dầu thực vật – Dầu động vật 2. Dầu khoáng (gốc dầu mỏ) 3. Dầu khoáng truyền thống (Nhóm I) 4. Dầu khoáng Hydrotraitée (Nhóm II) 5. Dầu khoáng Hydrocraquée / Hydroisomérisé (Nhóm III) 6. Dầu gốc “Gas to Liquid” 7. Dầu tổng hợp (Nhóm IV và V) 8. Phân loại
  77. 1. Dầu động thực vật • là ester của rượu hoặc axit béo – Nguồn gốc: • Dầu lanh, dầu dừa, dầu cải, dầu hướng dương, dầu thầu dầu • Mỡ bò – Trạng thái vật lý: • Lỏng, Đặc (pâteux), Rắn – Sử dụng: • Dầu công nghiệp, Dầu trong công nghệ thực phẩm, Mỡ, Biến tính ma sát
  78. Dầu thực vật • Cấu trúc: + Triester của axit béo: H2C – O – CO Stearic acid H C – O – CO Oleic acid H2C – O – CO Linoleic acid Functionality: Cacboxyl Group, Double bond + Riêng đối với dầu thầu dầu: Ricinoleic acid OH H2C – O – CO H C – O – CO OH OH H2C – O – CO
  79. Tính chất dầu thực vật
  80. 2. Dầu khoáng • Các cấu tử chính trong dầu khoáng: • n – paraffine • iso – paraffine • aromatique • naphténique
  81. Tính chất các cấu tử trong dầu khoáng • Paraffine mạch thẳng: o ÷ 2 – Độ nhớt ở 100 C: 3 (C25) 30 mm /s – VI rất cao ∼ 200 – Điểm chảy >>> Nhiệt độ môi trường • Paraffine phân nhánh: – VI thấp hơn so với n-paraffine – Điểm chảy giảm khi mức độ phân nhánh tăng – Paraffine có ít nhánh dài thi thuận lợi hơn Paraffine nhiều nhánh ngắn
  82. Tính chất các cấu tử trong dầu khoáng • Naphténique và aromatique đơn vòng: Với cùng số nguyên tử cacbone: – VI thấp hơn n–paraffine – điểm chảy thấp hơn n–paraffine • Naphténique và aromatique đa vòng: – Hợp chất đa vòng ngưng tụ – Sự hiện diện của N và S – Tính bền oxy hóa kém
  83. Tính chất các cấu tử trong dầu khoáng
  84. 3. Dầu khoáng truyền thống (Nhóm I) VI = 95 ÷ 100 HDB Résidu atm Extraction des Déparaffinage Hydrogénation aromatiques Strippage DSV Désasphaltage
  85. 3.1. Chưng chất chân không
  86. 3.2. Tách asphalte 28,5% 71,5%
  87. 3.3. Trích ly aromatic
  88. 3.4. Tách sáp
  89. 3.5. Làm sạch lần cuối bằng H2 Traitement de finition: • Mục đích: làm sạch dầu, loại bỏ các hợp chất N, S, O (ảnh hưởng đến màu sắc của dầu) • Đất sét hoạt tính • Hydrofinissage + stripping • Hydrogénation douce • 15 ÷ 100 bars • 230 ÷ 430oC • VVH = 0,5 ÷ 3 h-1
  90. Mức độ tinh chế HDB nhóm I
  91. Hiệu suất thu HDB nhóm I Dầu thô RA (%) HDB (%) Edjeleh 34 17 Zarzaitine 26 13 Aramco 35 12 Kuwait 46 10 Irak 31 7.5
  92. Đặc trưng HDB nhóm I * * * * *
  93. Sự phân bố cacbone
  94. 4. Dầu khoáng Hydrotraitée (Nhóm II)
  95. Dầu khoáng Hydrotraitée (Nhóm II)
  96. Sơ đồ ISODEWAXING
  97. Mức độ tinh chế HDB nhóm II
  98. Đặc tính HDB nhóm II
  99. 5. Dầu khoáng Hydrocraquée (Nhóm III)
  100. Dầu khoáng Hydrocraquée (Nhóm III)
  101. 5. Dầu khoáng Hydrocraquée / Hydroisomérisé (Nhóm III)
  102. Dầu khoáng Hydrocraquée / Hydroisomérisé (Nhóm III)
  103. Đặc tính của HDB Nhóm III • VI 120 ÷ 135 – ExxonMobil/Total (Dunkerque), Total (Gonfreville) • hydrocraquage %pds • extraction des aromatique Aromatique ≤5 • déparaffinage solvant Naphténique ∼ 45 • fractionnement Paraffinique ∼ 50 – DEA (Allemagne), Petrocanada: •hydrocraquage %pds •déparaffinage catalytique Aromatique ∼1 – hydroisomérisation des paraffines Naphténique ∼ 45 – hydrofinition Paraffinique ∼ 55 •fractionnement •VI > 135 %pds –Shell Petit Couronne Aromatique ∼0 •hydroisomérisation de gatschs / paraffines Naphténique ∼ 30 ∼ •déparaffinage solvant Paraffinique 70
  104. Đặc tính của HDB Nhóm III
  105. 6. Dầu gốc GTL “Gas to Liquid” • Nguyên tắc: – Chuyển hóa khí thiên nhiên thành H-C (tổng hợp Fisher-Tropsch) Natural gas, or methane, is converted into a mixture of hydrogen and carbon Syngas is converted The wax is converted into monoxide. This mixture is into a mixture of room-temperature liquids called synthesis gas, or syngas liquids and wax that can travel in an oil pipeline or oil tanker
  106. Dầu gốc “Gas to Liquid” • Chi phí sản xuất GTL:
  107. So sánh hiệu năng / giá của các HDB a – Độ bay hơi, VI, hàm lượng aromatique, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, phân hủy sinh học
  108. 7. Dầu tổng hợp (Nhóm IV và V) 1.Hydrocacbon: • Polyisobutène (PIB) • Polyalphaoléfine (PAO)(PIO) • Alkylaromatique: alkylbenzène, alkylnaphtalène 2.Các hợp chất oxy: • Ester của diacide • Ester của polyol (TMP, PE) • Oligomère của alphaoléfine và ester • Polyalkylène glycol • Các hợp chất P, Si, F
  109. Dầu tổng hợp Polyisobutène •Nguyên liệu: ÷ • Phân đoạn C4: Ex: - isobutène 40 50% - butène 20 ÷ 30% - butane 20 ÷ 30% • Polymérisation, Hydrogénation •Cấu trúc hóa học: Polybutène-1 Polybutène-2 Polyisobutène PIB CH -[CH2 – CH]n- -[CH]n- CH3 CH3 3 CH CH -[CH – CH] - CH2 – C 2 2 n n CH CH CH3 3 2 CH3
  110. Dầu tổng hợp Polyalphaoléfine PAO • Polyme hóa các α-oléfine: R-CH=CH2 R – CH – CH2 – CH – H x CH3 R • Tổng hợp: Dimer α-olefin Polymerisation Distillation Catalyst Finished Hydrogenation Filtration PAO base Fluid H2 Catalyst
  111. So sánh PAO và dầu khoáng Viscosity Viscosity Superior flow ability Mineral oil Equivalent ISO VG viscosity Mineral oil PAO Equivalent PAO ISO viscosity VG Increased protection 40 40 Temperature, oC Temperature, oC Performance Low To Performance High To 0 Mineral oil 30 t% -20 C o , w C o , s 4 nt i 20 Mineral oil 20 n los po -40 @ r PAO oratio Pou 6,5h 10 vap -60 E PAO -80 0 2 25 50 2 5 10 o KV at 100oC, cSt KV at 98.9 C, cSt
  112. So sánh PAO và dầu khoáng MVI- Medium Viscosity Index (Naphthenic Basestock; Aromatic content 1,9%) HVI- High Viscosity Index (Paraffinic Basestock; Aromatic content 2,69%) LVI- Low Viscosity Index (Naphthenic Basestock; Aromatic content 12,3%) 2cSt 4cSt 6cSt 8cSt 10cSt 40cSt 200cS t
  113. Đặc tính của vài loại dầu PAO
  114. Dầu tổng hợp Poly Internal Oléfine PIO • Sản xuất: – AGIP Petroli & ENICHEM Augusta – Oligome hóa n-oléfin interne C15 và C16 – Hydrogénation và distillation • Thành phần hóa học: Composition PIO 4 PIO 6 PIO 8 (%pds) Dimères (C30) 94 67 42 Trimères (C45) 6 26 43 Tétramères (C60) et - 7 15 +
  115. Dầu tổng hợp Poly internal oléfine PIO • Tính chất: Unité MX 2104 MX 2106 MX 2108 Visco 40oC mm2/s 19.8 30.2 57 Visco 100oC mm2/s 4.2 5.66 8.62 VI 121 128 125 Pt Eclair oC 228 234 260 Pt Ecoulement oC -51 -48 -45 Noack %pds 13.8 9.4 4.4
  116. Dầu tổng hợp Alkylaromatique • Alkylbenzène: C12H25 Ví dụ: C12H25 Tùy thuộc alkyl, có 2 loại: thẳng và nhánh
  117. Dầu tổng hợp Alkylaromatique R • Alkylnaphtalène: CH Cata CH3 + R – CH = CH2 CH3 CH R
  118. Dầu tổng hợp ester • Sản xuất ester: Excess reactant Purification recycle H2O agents Organic Finished acid Esterification Purification Filtration ester base Organic fluid al cohols
  119. Sản xuất ester Alcohols Crude Additives Olefins oil Acids Formulated Ester lubrificants Natural fatty Vegetable oil acids Non-ester basefluids Natural fatty alcohols Source UNIQEMA
  120. Các loai dầu ester • Ester từ pétrochimie: – Diester – Ester aromatique (phthalate và trimellitate) – Ester polyol (acid béo với nhánh ngắn) • Ester từ oléochimie: – Oléate, Stéarate, Isostéarate – Ester polyol (acid béo với nhánh dài) • Ester phức
  121. Diester O O C (CH2)n C R' O O R' • n = 4 – adipates • n = 7 – azelates • n = 8 – sebacates • n = 10 – dodecanedioates • R’ = C8 – C13 thẳng hoặc nhánh
  122. Diester • Tính chất: Unité adipate adipate dodécanedioate d’isodécyle d’isotridécyle d’ethyl-2 hexyle Visco 40oC mm2/s 13.4 27.5 13.9 Visco 100oC mm2/s 3.51 5.4 3.72 VI 146 123 167 Pt Eclair oC 220 249 234 Pt Ecoulement oC <-60 <-50 -55 Volatilité ASTM %pds 10 2 4.5 6h à 200o+C
  123. Ester Aromatique • Tính chất: O O O C C C OR OR OR OR OR C C O O Phthalate Trimallitate R = C8 – C18 thẳng hoặc nhánh
  124. So sánh dầu khoáng và ester aromatique Unité Huile Phthalate Trimellitate minérale Visco 40oC mm2/s 6.2 5.6 7.1 Visco 100oC mm2/s 42.7 40 46 VI 97 69 116 Pt Éclair oC 215 242 270 Pt Ecoulement oC -15 -42 -50 Volatilité ASTM %pds 12.8 8.1 0.9 6h à 200o+C Stabilité Médiocre Bien Excellent d’oxydation
  125. Ester de polyols R''' O R = C14 – C17 thẳng C hoặc nhánh R' C CH2 O OR R'' • PE: Pentaerythriol ; R’ = R’’ = R’’’= R-CH2OCO- • TMP: Trimethylol propane ; R’ = R’’ = R-CH2OCO- R’’’ = Et • NPG: Neopentyl glycol; R’ = R-CH2OCO- , R’’ = R’’’ = Me
  126. Ester de polyols Unité TMP C7 TMP C9 PE C6 Visco 40oC mm2/ 12.8 20.7 18.7 s Visco 100oC mm2/ 3.3 4.55 4.35 s VI 130 138 147 Pt Eclair oC 258 Pt Ecoulement oC <-60 -51 -40 Volatilité ASTM %pds 4.8 6h à 200o+C
  127. Phức ester •Sản xuất O O O O OH OH + + OH OH + C + C R OH OH OH OH R polyvalent dicarboxylic polyvalent fatty acid fatty acid alcohol acid alcohol O O O C C O R R O O O n Complex Polyester
  128. So sánh dầu khoáng và dầu ester Properties Min. oil min. oil PAO Di-ester Polyol HVI VHVI ester High temp. + ++ +++ ++++ +++++ Low temp. + + ++++ ++++ +++ Visc./ temp. + ++ +++ +++++ ++++ Volatility + ++ +++ ++++ +++++ Biodegradation + ++ ++ ++++ ++++ (Eco) toxicity + ++ +++ +++ +++ Lubricity ++ ++ + ++++ ++++ Range ++ + + ++++ ++++ Price +++++ ++++ +++ ++ ++/+ (source UNIQEMA)
  129. So sánh dầu khoáng và dầu ester • a Chỉ số độ nhớt Tính chất ở nhiệt độ thấp (so urce UNIQEMA)
  130. So sánh dầu khoáng và dầu ester • a Khả năng phân hủy sinh học Độ bay hơi (so urce UNIQEMA)
  131. Ester polymère hay Polyester • Là sản phẩm của quá trình co-oligome hóa α-olefin và ester • Sản xuất: – co-oligome hóa α-olefin và ester không no (maléate và acrylate): CH3 –[CH2 – CH]m – [CH – CH] n – hoặc – [CH2 – C] n – R C=O C=O C=O O–R’ O–R’ O–R’
  132. Ester polymère hay Polyester Unité Ketjenlube Ketjenlube Ketjenlube Viscobase Viscobase 115 135 1300 11-570 11-570 Visco 40oC mm2/s 137 357 4200 2500 9000 Visco 100oC mm2/s 17 35 260 150 450 VI 135 141 195 160 200 Pt Eclair oC 259 255 245 210 210 Pt oC -28 -32 -20 -21 -18 Ecoulement Volatilité %pds 4 3 2 4.7 5.1 Noack
  133. Polyalkylènesglycol (PAG) O H H R – OH + H – C – C – H R – O – C – C – O – H H R’ H R’ x Alcohol Alkylene oxide PAG • Polyéthylène glycol (PEG) H – O – [CH2 – CH2 – O]n – H • Polypropylène glycol (PPG) H – O – [CH2 – CH – O]n – H CH3
  134. Polyalkylènesglycol (PAG) Unité PAG PAG PPG PPG PPG 25%Prop Ox 50%Prop Ox 100%Prop Ox 100%Prop Ox Ox But solubilité eau S S I I I solubilité h-c I I I I S initiateur butanol butanol butanol di alcool monoalcoo l Visco 40oC mm2/s 325 139 137 143 28 Visco 100oC mm2/s 59 27 23 23 6 VI 251 230 199 191 165 Pt Eclair oC 244 240 236 236 198 Pt oC -3 -32 -34 -29 -41 Ecoulement Masse 3100 1900 1750 2000 650 moléculaire
  135. Ester phosphate • Công thức: O = P – [O – R ]3 R OH R O - P = O 3 + POCl 3 + 3 HCl 3 Alkyl phenol Phosphorus Triaryl Hydrogen oxychloride phosphate ester chloride • Đặc tính: –phụ thuộc cấu trúc h-c (aryl / alkyl) Unité Phosphate Phosphate Phosphate Phosphate d’éthyl-2 hexyle de n-octyle de n-décyle de tricrésyle Visco 40oC mm2/s 7.5 8.2 12.4 31.0 Visco 100oC mm2/s 2.2 2.58 3.43 4.31 VI 94 161 163 -30 Pt Ecoulement oC -54 -34 -7 -26
  136. Dầu gốc Silic tổng hợp • Cấu trúc hóa học: – silane : R4 – Si ; liên kết Si - C – silicone (siloxane): R3 – Si – O – Si – R3 ; liên kết Si–C và Si-O – silicate : Si – [O – R]4 ; liên kết Si - O – disiloxane: [R – O]3 – Si – O –Si – [O – R]3 ; liên kết Si – O • Tính chất: • VI rất cao • Điểm chảy rất thấp • Tính bền nhiệt rất tốt • Tính kháng oxy hóa tốt • khả năng cháy yếu • khả năng bôi trơn thấp • Ứn g dụng: – máy móc nhỏ, đồng hồ
  137. So sánh giá các loại dầu gốc Indice • q minérale raffinée solvant 1 minérale hydrotraitée 1 hydrocraquée / hydroisomérisée VI 120 – 130 2.5 – 3.5 hydroisomérisée VI 140+ 4 – 5 polybutène 2.5 – 3 poly α-oléfine PAO 3.5 – 8 polyalkylbenzène 2 – 2.5 ester de diacide 5 – 6 ester de polyol 7 – 10 PAG 4 – 5 Ester phosphorique 4.5 – 6 silicone 10 – 15 spéciale 350 - 1000
  138. Phân loại dầu gốc theo API - ATIEL teneur en teneur en VI Exemple saturés soufre Gp I 0.03% 80 ≤ VI ≤ 120 bases minérales minérales Gp II ≥ 90% ≤ 0.03% 80 ≤ VI ≤ 120 Shell hydrocraquées Sangyong, Sinopec VI < 120 ≥ ≤ ≥ NESTE, DEA, TOTAL, Gp III 90% 0.03% 120 BP, P. Canada, hydroisomérisées Yukong, VI = 120 ÷ 140 SHELL (XHVI) Gp IV PAO Gp V autres bases non inclusés dans GpI à ester, IV alkylbenzènes
  139. Chương V: Phụ gia
  140. Phụ gia cho dầu bôi trơn • Định nghĩa: Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim hay vô cơ, thậm chí là các nguyên tố, được thêm vào các chất bôi trơn nhằm nâng cao hay mang lại cho chất bôi trơn những tính chất như mong muốn
  141. Các loại phụ gia 1) phụ gia chống đông (PPD) 2) phụ gia tăng chỉ số độ nhớt (AVI, AM, VII) 3) phụ gia tẩy rửa và phụ gia phân tán 4) chất ức chế mài mòn và phụ gia cực áp (EP) 5) chất ức chế oxy hóa 6) chất ức chế ăn mòn và chất ức chế gỉ 7) phụ gia khử nhũ 8) phụ gia chống tạo bọt
  142. Yêu cầu chung cho phụ gia – Dễ hòa tan trong dầu và không phản ứng với dầu – Không hoặc ít tan trong nước – Không ảnh hưởng đến tác dụng nhũ hóa của dầu – Không bị phân hủy bởi nước và kim loại – Không gây ăn mòn kim loại – Không bị bốc hơi ở nhiệt độ làm việc – Không làm tăng tính hút ẩm của dầu – Hoạt tính có thể kiểm tra được – Không hoặc ít độc, rẻ tiền, dễ kiếm
  143. Thành phần dầu thương phẩm • Dầu động cơ đa cấp (ex: 10W40) – HDB I 54% – HDB II, III 20% – AVI 9,7% – Phụ gia chống đông 0,3% – Phụ gia gói 16% • Dầu tàu thủy – BSS 90% – Phụ gia tẩy rửa 10% • Dầu công nghiệp – HDB 98,5% – Phụ gia chống đông 0,3% – Phụ gia gói 1,2% (chủ yếu phụ gia chống oxy hóa, chống ăn mòn, chống tạo bọt)
  144. Thành phần của dầu động cơ Dầu 10W40
  145. Yêu cầu đối với dầu động cơ
  146. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.1. Phụ gia chống đông Additif anti – congelant Abaisseur de point d’écoulement Pour point depressant PPD
  147. Tại sao cần Phụ gia chống đông? • Thành phần của dầu khoáng: - Carbone aromatique: 5 ÷ 10% - Carbone naphténique: 20 ÷ 30% - Carbone paraffinique: 60 ÷ 70% • Đặc trưng của paraffine:
  148. Chức năng của PPD PPD b) Ngăn cản sự kết tụ của các tinh thể a) Giới hạn sự gia tăng kích thước của các tinh thể
  149. Ứng suất trượt = f(nhiệt độ)
  150. Một vài PPD
  151. Ảnh hưởng của PPD đến khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp của dầu 1. Điểm vẩn đục: PPD không làm thay đổi điểm vẩn đục của dầu 1. Điểm chảy: PPD làm giảm điểm chảy
  152. Điểm chảy = f(% PPD) PPD Huile minéral Huile Huile (%pds) 150NS hydrocraquée hydroisomérisée HC4 HVI 5.2 0 -12oC -24oC -18oC 0.1 -20oC -27oC 0.2 -33oC -30oC 0.3 -36oC -30oC -33oC 0.4 -39oC -30oC 0.5 -39oC -30oC -27oC
  153. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.2. Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt Modificateur d’Indice de viscosité Viscosity Index Improver Améliorant d’Indice de viscosité Là các polyme (có trọng lượng phân tử lớn và mạch dài) tan được trong dầu có tác dụng làm giảm sự thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ ⇒ pelote polyme
  154. Khả năng cải thiện chỉ số độ nhớt của AVI
  155. Chức năng của AVI • ở T thấp: • ở T cao:
  156. Các loại AVI • Polymères hydrocarbonés (apolaires)
  157. Các loại AVI (tt) • Polymères d’ester (polaires)
  158. Các loại AVI (tt) 1. Polymère OCP – PMA: – Polyme hóa méthacrylate trong dung dich của co- polyme olefine (ex: ethylène và propylène) – Cho phép cải thiện hoạt tính của OCP ở nhiệt độ thấp – Giảm giá thành so với PMA tinh khiết 2. Méthacrylate d’alkyle – styrène – PMA – styrène • Méthacrylate d’alkyle – α-oléfine – oligome hóa một PMA và một α-olefine – khả năng làm đặc nhỏ hơn các AVI khác
  159. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.3. Phụ gia tẩy rửa Phụ gia phân tán Additif détergent Additif dispersant Là các cấu tử được sử dụng để tránh sự hình thành cặn trong động cơ xăng và động cơ diezen
  160. Phụ gia tẩy rửa và phụ gia phân tán • Nguồn gốc của cặn trong động cơ : –Gazole và xăng –Lub • Hậu quả: • ăn mòn và mài mòn các chi tiết cơ khi ⇒ giảm độ bền • làm đặc dầu ⇒ giảm khả năng bôi trơn • đóng lớp bùn đen trong carter
  161. Phụ gia tẩy rửa và phụ gia phân tán • Vai trò: – tránh sự hình thành cặn: tác dụng anti – oxydant – tẩy sạch vernis và cặn cacbon : tác dụng xà phòng – giữ cho bồ hóng, cặn lưu trong dầu : tác dụng phân tán – trung hòa các hợp chất axit sinh ra: tính bazơ của phụ gia
  162. Phụ gia tẩy rửa • Đặc trưng: – là các hợp chất cơ kim có cực – tạo tro dưới dạng oxyt hay muối sulfat kim loại khi bị cháy • Các kim loại thông dụng: Ca, Mg, K, Ba, Na • Tồn tại 3 họ phụ gia tẩy rửa: – Sulfonate – Phénate sulfurisée – Salicylate
  163. Sulfonate • Sulfonate dầu mỏ: – thu được khi sulfo hóa phân đoạn dầu chưng cất giàu aromatique hoặc sản phẩm phụ của quá trình sản xuất dầu trắng ⇒ huile + H2SO4 huile blanche + a.sulfonique – sau đó trung hòa bằng một bazơ Sulfonate trung tính
  164. Sulfonate (tt) • Sulfonate tổng hợp: + sulfo hóa alkylbenzène ⇒ alkylbenzène + H2SO4 a.sulfonique SO3 + sau đó trung hòa bằng một bazơ
  165. Sulfonate • Sulfonate kiềm cao: –“quá kiềm” hóa (suralcalinisaton) sulfonate trung tính: sulfonate kim loại + hydroxyde kim loại + CO2 xúc tác: methanol / Cấu tử mong muốn: CaCO3 – tùy theo mức độ “quá kiềm”, thu được các sulfonate có tính kiềm khác nhau LOB / MOB / HOB / HHOB – Đánh giá bằng chỉ số bazơ BN •LOB : BN = 20 •HHOB : BN = 400
  166. Cấu trúc mixen của kiềm cao • Sulfonate kiềm cao:
  167. Phénate Sulfurisée • Tổng hợp: – Alkyl hóa phénol bởi 1 oléfine có nhánh C12 (tétramère của propylène) – Sulfo hóa (bằng S lỏng hoặc H2S) với sự có mặt của ethylène glycol – Trung hòa bằng 1 bazơ M(OH)2 (M = Ca, Mg) – “Quá kiềm” hóa bằng phản ứng với Ca(OH)2 và CO2 với sự có mặt của alcool (méthanol, éthylhexanol, décanol)
  168. Phénate Sulfurisée •Cơ chế hoạt động: –Liên kết S-S (cầu S) biểu hiện tính năng khác nhau khi nhiệt độ thay đổi: • ở nhiệt độ rất cao: tác dụng chống oxy hóa → → R-S-S-R + R’OOH R’OH + R-SO-SO-R R-SO2-SO2-R • ở nhiệt độ thấp hơn: tác dụng xà phòng –Mạch polycarbonate rất kiềm, trung hòa các axit có mặt trong dầu
  169. Salicylate • Tổng hợp: ÷ – Alkyl hóa phénol bởi 1 oléfine thẳng C9 C16 – Trung hòa bằng NaOH hoặc KOH – Carboxyl hóa dưới áp suất CO2 – Trao đổi cation: phản ứng với CaCl2 hoặc MgCl2 – Qua kiềm hóa bằng phản ứng với Ca(OH)2 hoặc Mg(OH)2 và CO2 ⇒ CaCO3 và MgCO3 sẽ phân tán trong dung dịch salicylate
  170. Salicylate • Cơ chế hoạt động: – Liên kết O-Ca-O bị cắt theo các cách khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ: • Cắt homolithique: tác dụng chống oxy hóa • Cắt thông thường: tác dụng xà phòng – Mạch polycarbonate rất kiềm, trung hòa các axit có mặt trong dầu
  171. Phụ gia tẩy rửa hỗn hợp • Hỗn hợp của: – Phénate sulfurisée và salicylate – Phénate sulfurisée và sulfonate • Mỗi hỗn hợp thể hiện tính chất của các hợp chất riêng lẻ
  172. Phụ gia phân tán • Đặc trưng: – là các polyme hữu cơ – có chứa O hoặc N – không chứa kim loại ⇒ phụ gia không tro • Tồn tại dưới 3 dạng: – alkényl succinimide – ester succinique – base de Mannich
  173. Alkényl succinimide • Tổng hợp: qua 2 bước 1. Sản xuất anhydride polyisobutéryl succinique (PIBSA): bằng phản ứng giữa polyisobutène PIB và anhydride maléique MA. Có 2 cách sản xuất: • bằng nhiệt: • phản ứng với Clo: → PIB + Cl2 PIB-Cl + HCl PIB-Cl + MA → PIBSA + HCl • Lưu ý: + Các PIB có M = 500 ÷ 2300 + Với cách 2, thành phẩm succinimide cuối cùng có chứa 500 ÷ 3000 ppm Cl
  174. Alkényl succinimide •Tổng hợp (tt): 1. Trung hòa PIBSA bằng 1 polyamine tạo succinimide: H2N – (CH2CH2NH)X – NH2 Cấu trúc chung
  175. Alkényl succinimide • Cơ chế hoạt động:
  176. Ester succinique • Tổng hợp: qua 2 bước – tổng hợp PIBSA – phản ứng giữa PIBSA với polyol như triméthylol propane (TMP) hoặc penta érythrithol (PET) C(CH2OH)4 OCH2C(CH2OH)3 + H2O
  177. Ester succinique • Cơ chế hoạt động: như succinimide • Ưu nhược điểm: – kém bền nhiệt so với succinimide – không tấn công vật liệu Élastomère fluoré – khả năng phân tán kém hơn succinimide ⇒ được sử dụng hỗn hợp với succinimide
  178. Base de Mannich • Tổng hợp: – phản ứng giữa alkylphénol với polyéthylène amine, có mặt của formaldéhyde
  179. Base de Mannich • Cơ chế hoạt động: như succinimide • Ưu nhược điểm: – là hợp chất có cực, khả năng phân tán cao – mức độ tấn công vật liệu Élastomère fluoré lớn ⇒ sử dụng trong những trường hợp không dùng Élastomère fluoré
  180. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.4. Phụ gia chống mài mòn Phụ gia cực áp Phụ gia biến tính ma sát Anti - usure Extrême pression Modificateur de friction
  181. 4. Phụ gia tribologie • Vai trò của các phụ gia tribologie: –giảm mài mòn các chi tiết cơ khí do tiếp xúc: kéo dài thời gian làm việc của thiết bị –giảm ma sát: tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu –biến tính ma sát: tối ưu hóa hoạt động của thiết bị (khi thay đổi vận tốc trong hộp, phanh dầu) • Điều kiện sử dụng: –Anti–usure: áp suất làm việc thấp, trung bình –Extrême pression: tải trọng lớn, áp lực cao –Midificateur de fric tion: không có mài mòn
  182. 1. Ma sát • Sự ma sát: ∀µ µ và o phụ thuộc vào: –bản chất chi tiết rắn –độ nhám bề mặt vật liệu rắn –tải trọng (lực P) –kiểu tiếp xúc: được bôi trơn hay không •Trường hợp tiếp xúc có bôi trơn:
  183. Ma sát • Chế độ bôi trơn: Đường cong Stribeck
  184. Ma sát • Hệ số ma sát phụ thuộc chế độ bôi trơn: – contact acier/acier Régime µ Usure Apport du Lub Hydrodynamiqu 0.01 à 0.05 Nulle à faible Viscosité Mixete 0.05 à 0.15 Faible à Anti-usure Limite 0.05 à 0.2 Llégégèrèree EP Frottement sec 0.2 à 1.5 Légère à Pas de lub sévère Matériaux Lubrification µ Commentaires Acier / acier Sèche 0.2 à 1.5 Acier / acier Limite 0.05 à 0.2 Acier / bronze Limite 0.1 à 0.16 Mo / acier Limite 0.8 Usure de l’acier Papier / acier Limite 0.11 Usure du papier Nếu tiếp xúc được bôi trơn: hệ số ma sát giảm
  185. Cơ chế hoạt động của MF – Xen vào giữa các bề mặt tiếp xúc 1 lớp vật liệu rắn: • màng graphite • màng bisulfure de molybdène MoS2 • polyme Polytétra fluoroéthylène (Téflon) ⇒ chất bôi trơn rắn – Cho HPVL hoặc HPHH bằng các hợp chất có cực: •Rượu mạch dài •Amine, amide béo •Ester béo •Acide béo (a. oléique hoặc a. stéarique)
  186. Ma sát
  187. 2. Mài mòn • Các dạng mài mòn bề mặt: – Mài mòn kết dính (usure adhésive): ma sát KL/KL giữa 2 bề mặt gồ ghề khi màng dầu trở nên quá mỏng và tải trọng lớn – Mài mòn hạt (usure abrasive): khi giữa 2 bề mặt kim loại có xuất hiện hạt rắn cứng
  188. Các dạng mài mòn bề mặt (tt) – Mài mòn do ăn mòn (usure corrosive): do ăn mòn oxy hóa khử của các hợp chất acide (H2SO4, HNO3, acide carboxylique, sản phẩm quá trình cháy) – Mài mòn mỏi (usure par fatigue): bề mặt kim loại bị phá hỏng khi chịu tác động cơ học hay tác dụng nhiệt được lặp đi lặp lại nhiều lần – Mài mòn do hiện tượng khí xâm thực (usure par cavitation còn gọi usure érosive ): do sự va đập khi các túi khí trong dầu (hơi nước, khí cháy ) bị phá vỡ với tốc độ lớn ⇒ nóng chảy cục bộ ⇒ fissure ⇒ sự thủng lỗ (perforation)
  189. Mài mòn • Phụ gia sử dụng: – Usure abrasive, corrosive, par fatigue: anti – usure – Usure adhésive, par cavitation: EP vì chịu lực tác động, tải trọng lớn • Cơ chế hoạt động: 1.HPVL trên lớp oxy sắt 2.Phân hủy hóa học 3.HPHH các sản phẩm đã phân hủy ⇒ tạo lớp bảo vệ trên bề mặt
  190. Anti-usure: Hợp chất của phospho • Phosphate: –HPVL trên bề mặt kim loại –Thủy phân –HPHH trên bề mặt KL • Phosphate amine: –HPHH trực tiếp trên bề mặt kim loại
  191. Một vài hợp chất của phospho a
  192. Extrême pression: Hợp chất của lưu huỳnh • Oléfine soufrée: R – Sx – R Lưu ý: x = 3 hoặc 5 • Ester gras soufrée:
  193. EP: Hợp chất Phospho-Soufrée • Với kim loại: MeDTP Me: KL nặng Zn, Cu, Co, Mo DTP: dithiophosphate ⇒ MeDTP được sử dụng hiệu quả cho anti-usure và anti-oxydant
  194. EP: Hợp chất Azote-Soufrée • Với kim loại: MeDTC Me: KL nặng Zn, Pb, MoS2 DTP: dithiocarbamate
  195. Phép đo • Machine 4 billes
  196. Phép đo 4 bi • Machine 4 billes
  197. Phép đo 4 bi • Machine 4 billes
  198. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.5. Phụ gia chống oxy hóa - Chất ức chế gốc tự do - Chất phân hủy Hydroperoxyt Inhibiteur radicalaire Décomposeur d’HP
  199. Phụ gia chống oxy hóa • Cơ chế phản ứng oxy hóa dầu: cơ chế gốc qua 3 giai đoạn • Khơi mào: xảy ra chậm và đòi hỏi năng lượng ⇒ • • – RH + O2 R + HO2 • Lan truyền: xảy ra nhanh, phản ứng chuỗi • ⇒ • • ⇒ • – R + O2 ROO hoặc R + O2 + RH ROOH + R ROO• + RH ⇒ ROOH + R• • ⇒ • – HO2 + RH H2O2 + R Phân nhánh chuỗi (ROOH initiateur) – ROOH ⇒ RO• + HO• ⇒ • • – 2ROOH RO + ROO + H2O – rad-O• + RH ⇒ rad-OH + R• • Kết thúc: – R• + R• ⇒ R-R (hydrocacbon nặng hơn) – ROO• + R• ⇒ ROOR (sản phẩm oxy hóa không hoạt động) • • ⇒ ⇒ – ROO + ROO R’O+ R”OH + O2 chủ yếu
  200. Chất ức chế gốc tự do • Cơ chế hoạt động Làm chậm giai đoạn lan truyền – thay phản ứng: ROO• + RH → ROOH + R• – bằng phản ứng ROO• + InH → ROOH + In• •2 dạng chất ức chế cơ bản –hợp chất phenol –hợp chất amine thơm
  201. Hợp chất phenol • Khử hoạt 2 gốc peroxyt ROO• tự do: R1, R3: gốc bậc 3 tert-butyle (CH3)3C- R2: CH3- hoặc nhánh dài
  202. Một vài hợp chất phenol q
  203. Hợp chất amine thơm • Khử hoạt gốc tự do R• và 2 gốc peroxyt ROO•
  204. Một vài hợp chất amine thơm • Phổ biến dạng diphényl
  205. Chất phân hủy ROOH 1. Hợp chất sulfuré R-S-R : 1. Hợp chất Phosphoré: (RO3)P + ROOH (RO3)P=O + ROH 1. Dithiophosphat: X: D TPZn
  206. Một vài hợp chất phân hủy HP • Phổ biến loại soufré và phospho-soufré:
  207. Tính đa chức năng của phụ gia • Các chất phân hủy HP loại soufré, phospho-soufré: = Anti-usure, Extrême-pression, MF • Nếu dùng phụ gia phénolique soufré: thể hiện 2 chức năng: – ức chế gốc tự do và phân hủy HP • Alkylphénate sulfuré, alkylsalicylate: –anti-oxydant và additif détergent
  208. Phép đo Oxytest • Amine aromatique:
  209. Phép đo Oxytest • Phénol soufré:
  210. Phép đo Oxytest • DTPZn:
  211. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.6. Phụ gia chống ăn mòn và Chất ức chế gỉ Additif anti-corrosion Additif anti-rouille
  212. Một vài anti-rouille và anti-corrosion • Anti-corrosion: – sulfonate Ca, Mg, Ba, Zn: (nhánh ngắn hơn phụ gia tẩy rửa thông thường) – phụ gia “không tro”: • acide và ester béo • acide alkénylsuccinique • amine, amide béo • Anti-rouille:
  213. Phép đo khả năng chống ăn mòn, chống gỉ • Anti-rouille: – ASTM D 665 A và B – Áp dụng cho dầu tàu thủy và dầu thủy lực: • nhúng chìm mẫu thép trong hỗn hợp dầu/nước (nước mềm: A ; nước biển: B) • khuấy đều trong 24h ở 60oC – Đánh giá bằng mắt thường • Anti-corrosion: – ASTM D130: ăn mòn tấm đồng – Áp dụng cho dầu tàu thủy, dầu thủy lực và dầu truyền động: • nhúng chìm tấm Cu sạch trong dầu • Điều kiện: 3h ở 100oC (thay đổi theo nhà sản xuất) • Đánh giá kết quả bằng mắt thường và so sánh với bảng tham khảo
  214. Thang đo ăn mòn tấm Cu a
  215. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.7. Phụ gia khử nhũ Additif désémulsifiant
  216. Phụ gia khử nhũ • Định nghĩa: Là các hợp chất chống lại những tác dụng không mong muốn của nước có trong dầu = Cải thiện tính bền với nước của dầu
  217. Phụ gia khử nhũ • Cơ chế hoạt động: – Là những hợp chất lưỡng ái (amphiphile): vừa có ái lực đối với nước và có ái lực đối với dầu (Balance Hydrophile – Lipophile ou HLB) – HLB được đánh giá theo thang từ 0 ÷ 20: HLB của phụ gia càng cao, càng hydrophile • Lựa chọn HLB cho phụ gia khử nhũ: – Trường hợp nhũ của nước trong dầu: • chọn phụ gia đuổi nước khỏi dầu – Trường hợp nhũ của dầu trong nước: • chọn phụ gia đuổi dầu khỏi nước
  218. Một số phụ gia khử nhũ • Xác định theo HLB: Produit HLB Acide oléique 1 Monostéarate de glycérol 4 Polypropylène glycol 7 Dodécylphénol oxyéthylé 10,5 Akyl aryl sulfonate 11,5 Tristéarate de sorbitan 2 Monooléate de sorbitan 4 Monooléate de sorbitan 10 + 6 (CH2-CH2-O) Monooléate de sorbitan 15 + 24 (CH2-CH2-O) Oléate de K 20
  219. Phép đo khả năng khử nhũ • ASTM D1401: test de désémulsion “à la palette” – Trộn lẫn 2 thể tích bằng nhau (40ml) của dầu và nước – Khuấy trộn mạnh (1500tr/mn) trong 5’ – Tính thời gian cần thiết để phân tách hoàn toàn dầu – nước – Nếu sau 30mn hoặc 60 mn, nhũ không phân tách hoàn toàn: ghi lại thể tích nước, dầu và nhũ còn lại
  220. Phụ gia cho dầu bôi trơn 5.8. Phụ gia chống tạo bọt Additif anti-mousse
  221. 8. Phụ gia chống tạo bọt • Vai trò: – Chống lại tác dụng phụ của phụ gia tẩy rửa (xà phòng = bọt) – Duy trì độ nhớt của màng dầu: quá nhiều bọt khí làm giảm khả năng bôi trơn – Tránh mài mòn do hiện tượng khí xâm thực: cải thiện sự tách không khí – Tránh sự sụt áp suất dầu khi bơm – Tránh mất mát dầu do sự tràn
  222. Phụ gia chống tạo bọt • Đặc trưng của phụ gia: – hòa tan ít trong dầu: hợp chất có cực – đủ hòa tan để phân tán trong dầu: có nhánh dài – có sức căng bề mặt nhỏ hơn so với dầu • Các hợp chất phổ biến: – polyméthysilixane •liều lượng: 10 ÷ 5 ppm •R1, R2 = CH3 hoặc C3H7 – Polyacrylate: •hiệu quả tách khí tốt hơn ÷ •được sử dụng nhiều cho dầu thủy lực (100 300 ppm)
  223. Phép đo khả năng chống tạo bọt • Khử bọt: ASTM D892 – Tiến hành ở 3 chế độ nhiệt độ: 24oC – 93oC – 24oC – thổi không khí trong 5 phút ⇒ đo thể tích bọt (1) – Sau 10 phút, xác định thể tích bọt còn sót lại (2) Kết quả = (1)/(2) • Tách khí: NFT 60-149 – dùng cân thủy tĩnh – Thổi không khí cho dầu ở 20oC, 50oC, 75oC (tùy độ nhớt của dầu) trong 7 phút – đo thời gian cần thiết để dầu lấy lại tỷ trọng ban đầu ⇔ 0,2% không khí còn lại trong dầu
  224. Chương VI: Mỡ nhờn
  225. Chương VI: Mỡ nhờn 1. Thị trường 2. Định nghĩa 3. Tính chất lý hóa 4. Thành phần-Các họ mỡ nhờn 5. Sản xuất 6. Ứng dụng
  226. 1. Thị trường • Năm 2002: sản xuất trên thế giới ∼ 756 000 tấn
  227. Thị trường • Phân chia thị trường:
  228. Thị trường • Các nhà sản xuất chính (năm 1997):
  229. 2. Định nghĩa • Là sản phẩm đặc ở trạng thái bán lỏng hoặc trạng thái rắn, hình thành do sự phân tán của tác nhân làm đặc (agent gélifiant) trong dầu lỏng
  230. 3. Tính chất 1. Độ đặc (consistance) 2. Độ bền 3. Tính ổn định thể keo (ressuage) 4. Tính chảy 5. Tính bơm 6. Tính bền nhiệt 7. Tính bền oxy hóa 8. Tính bền ăn mòn 9. Tính chất ở nhiệt độ thấp 10.Tính bền với nước 11. Khả năng chịu tải trọ ng
  231. 3.1. Độ đặc • Độ đặc (consistance): – Đánh giá bằng độ cứng / độ mềm ⇒ Độ xuyên kim (pénétrabilité)
  232. Độ xuyên kim • Định nghĩa: Là độ sâu mà một cái cône chuẩn hóa xuyên qua mẫu mỡ trong điều kiện chuẩn • Nguyên tắc: –mỡ được nhào trộn đều để đuổi hết bọt không khí –Gạt bằng và đặt mũi nhọn của cône sát bề mặt mẫu mỡ –thả tự do cône trong vòng 5 giây –đo độ sâu mà cône xuyên qua lớp mỡ • Kết quả: – xác định bằng dmm
  233. 3.2. Tính bền • Tính bền: Đánh giá mức độ giảm chất lượng do: – tác dụng cơ (sự nhào trộn, sự trượt cắt) – tác dụng nhiệt (sự bay hơi, oxy hóa) – tác dụng hóa học (sự nhiễm bẩn, sự không tương hợp) • Phép đo 4 bi:
  234. 3.3. Tính ổn định thể keo • Tính ổn định thể keo (ressuage): – Cần thiết để bảo đảm quá trình bôi trơn • Phép đo: – Ressuage statique – Ressuage dynamique
  235. Ressuage statique • Định nghĩa: Là hiện tượng phân tách riêng phần dầu ra khỏi tác nhân làm đặc ⇒ Đánh giá tình trạng tồn chứa • Nguyên tắc: –cylindre chứa mỡ, chịu áp suất nhẹ, đặt trên tấm lưới kim loại –xác định lượng dầu tách ra sau một thời gian nhất định ở một nhiệt độ xác định ASTM D1742: µ •lưới 75 m ; mmỡ = 150 g o •Pair = 0.25psi; 25 C và 24h • Kết quả: –% dầu tách ra
  236. 3.4. Tính chảy 1. Tính chảy: – là hệ nhiều pha, bán rắn ⇒ chất lỏng phi Newton độ nhớt ứng suất trượt
  237. 3.5. Tính bơm • Tính bơm (pompabilité) – đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống liên tục – thường sử dụng các loại có độ đặc 000 / 00 / 0 • Phép đo: – pompabilité GROENEVELD – ASTM D1092: o • tdầu = 20 C • ống tuyau: Φ – L=10 m ; trong = 4mm ; – polypropylène • Kết quả: đo thời gian nâng áp suất từ 1 lên 50 bar và giãn nỡ từ 50 xuống 15 bar
  238. 3.6. Tính bền nhiệt • Tính bền nhiệt: – Điểm nhỏ giọt (point de goutte): là nhiệt độ tại đó mỡ thay đổi trạng thái từ bán rắn sang dạng lỏng – tmax làm việc << điểm nhỏ giọt – Với mỡ có cùng điểm nhỏ giọt: tính bền nhiệt khác nhau
  239. Xác định điểm nhỏ giọt • Nguyên tắc: – cốc đựng mẫu mỡ được đun nóng – tốc độ nâng nhiệt: 4 ÷ 7oC/mn cho đến 17oC Sau đó: 1 ÷ 1,5oC/mn • Kết quả: Là nhiệt độ tại đó giọt mỡ đầu tiên chảy ra k hỏi miệng cốc
  240. Tính bền nhiệt 1. q
  241. 3.7. Tính bền oxy hóa • Tính bền oxy hóa: – khi bị oxy hóa, mỡ bị biến chất: trở nên đen, mềm và gây ăn mòn • Phép đo: Oxy hóa tĩnh (Oxydation statique) – Nguyên tắc: • 4g mẫu trong đĩa thủy tinh • đặt vào bom kim loại dưới áp suất O2 tinh khiết (110 psi ∼ 7,5 bar) • 100oC và 100h – Kết quả: xác định độ sụt áp suất sau 100h
  242. 3.8. Tính bền với sự ăn mòn • Tính bền ăn mòn: – bản chất hóa học của mỡ: đặc biệt là S • Phép đo: • Ăn mòn tấm đồng • Ăn mòn thép – Nguyên tắc: • tấm Cu hoặc thép được nhúng vào trong mẫu dầu ở nhiệt độ xác định trong thời gian nhất định • lau nhẹ và so màu theo thang chuẩn – Kết quả: • so màu độ ăn mòn
  243. Một số tính chất khác 1. Tính chất ở nhiệt độ thấp: – mỡ trở nên cứng: giảm khả năng bôi trơn ⇒ đánh giá trong trường hợp: • khởi động máy • thiết bị làm việc ở nhiệt độ thấp 2. Tính bền với nước: – nhất là các thiết bị làm việc trong môi trường nước hoặc độ ẩm cao ⇒ Xác định bằng phương pháp chưng cất 3. Khả năng chịu tải trọng: – lớn hơn dầu nhờn – có thể dùng phụ gia bôi trơn rắn ⇒ Các phép đo cơ khí
  244. 4. Thành phần mỡ nhờn • Gồm 3 cấu tử chính:
  245. 4.1. Dầu gốc • Dầu khoáng: Paraffinique Naphténique • Dầu tổng hợp: Polyalphaoléfine (PAO) Ester, polyalkylèneglycol (PAG) Dialkylbenzène, Silicone • Dầu thực vật: thầu dầu, cải
  246. Một số dầu gốc chính • So sánh đặc tính của dầu gốc: 1= rất tốt ; 5 = kém Minérale XHVI PAO PAG Végét. Viscosité/Temp (VI) 4 1(2) 2 2 2 Prop. bassa T(Pt d’écoul) 5 4 1 3 3 Stabilité à l’oxydation 4 3 2 3 5 Stabilité thermique 4 4 4 3 4 Volatilité 4 3 2 3 3 Stabilité à l’hydrolyse 1 1 1 3 5 Résistance à la corrosion 1 1 1 3 1 Compatibilité élastomère 3 2 3 3 4 Compatibilité laques/peint 1 1 1 4 4 Miscibilité avec huile miné. 1 1 4 1 Solubilité des additifs 1 2 2(3) 4 3 Capacité de charge 3 3 3 2 1 Biodégradabilité 4 4 5 2(3) 1 Prix 1 3 5 5
  247. 4.2. Tác nhân làm đặc • 4 loại: – Xà phòng đơn: Li, Ca, Na, Al – Xà phòng kép: Li, Ca – Gel vô cơ: Bentone, Silice, Graphite – Gel hữu cơ: Polyurée
  248. 4.3. Phụ gia
  249. 4.4. Các họ mỡ nhờn • Nguyên tắc sản xuất tác nhân làm đặc gốc xà phòng:: C17H34OH-COO-CH2 3 C17H34OH-COO-Li C17H34OH-COO-CH + 3 LiOH + C17H34OH-COO-CH2 CH2 – CH – CH2 OH OH OH
  250. 4.4.1. Mỡ Li đơn • Chiếm 55% sản xuất thế giới
  251. 4.4.2.Mỡ Li phức • Chiếm 14% sản xuất thế giới
  252. 4.4.3. Mỡ Canxi • Chiếm 13% sản xuất thế giới • là mỡ công nghiệp đầu tiên
  253. 4.4.4. Mỡ Nhôm Al • Chiếm 5% sản xuất thế giới • Là mỡ thực phẩm – Al đơn : nhiệt độ làm việc < 60oC – Al phức : nhiệt độ làm việc < 160oC – khả năng bám dính cao – tính bền nước tuyệt vời
  254. 4.4.5. Mỡ Natri • Chiếm 2% sản xuất thế giới • Là mỡ kinh tế – nhiệt độ làm việc : đến 120oC – khả năng bám dính rất cao – tính bền gỉ rất tốt
  255. 4.4.6. Mỡ hỗn hợp Li/Ca • Chiếm 2% sản xuất thế giới • Là mỡ đa công dụng, kinh tế Kết hợp các ưu điểm của mỡ Li và mỡ Ca
  256. 4.4.7. Mỡ Bentone • Chiếm 3% sản xuất thế giới • Là mỡ làm việc ở nhiệt độ rất cao – nhiệt độ làm việc có thể đến 160 ∼ 180oC – dễ sản xuất
  257. 4.4.8. Mỡ Polyuré • Chiếm 5% sản xuất thế giới • Là mỡ làm việc ở nhiệt độ rất cao, thời gian sống rất dài – nhiệt độ làm việc có thể đến 160 ∼ 180oC – bền cơ ở nhiệt độ cao – khả năng chống mài mòn và chống oxy hóa tốt – khả năng bơm tốt – không tạo cặn khi bị cháy
  258. 5. Sản xuất •Sơ đồ Bacth: – Xà phòng hóa – làm lạnh – pha trộn dầu gốc + phụ gia – đồng nhất hóa (đuổi k/khí) – lọc – bao gói
  259. Sản xuất • Profil nhiệt độ quá trình sản xuất: Mỡ Li
  260. 6. Ứng dụng Chiếm 5% chất bôi trơn • Nhiều ưu điểm: – độ bám dính – độ kín – bảo vệ – ít bay hơi – chịu tải trọng cao – ít gây ô nhiễm môi trường • Khuyết điểm: – tản nhiệt kém – khó lọc – Giá !!!
  261. Tra mỡ nhờn • Các hệ thống tra mỡ nhờn chính:
  262. Hư hại máy móc do mỡ • quá mềm hoặc quá cứng • độ nhớt quá bé • thiếu phụ gia EP, chống ăn mòn • không tương hợp với vật liệu • Một vài ví dụ: