تاثير آنتي اكسيدانها بر روي روانكارها

[محمــد 4415]

پارافين ها مقاومت بيشتر و آروماتيك ها مقاومت كمتري در برابر اكسيداسيون دارند. از طرفي بر اثر اكسيداسيون روانكارها، الدئيدها و تركيبات اسيدي توليد مي شود و وجود اين تركيبات در روغن، موجب خوردگي، افزايش ويسكوزيته، ايجاد لاك، رسوبات قيري و ديگر تركيبات غيرقابل حل مي شود.

آزمايشها نشان مي دهد كه براي رفع پيامدهاي نامطلوبي كه از آن ياد شد، روش هاي پالايش روغن پايه مي تواند سهم بسزايي داشته باشد.

برخي از متخصصان روش هاي پالايشي هيدروكراكينگ و برخي روش هاي توليد روغن با حلال را در كاستن از پيامدهاي نامطلوب اكسيداسيون روغن توصيه مي كنند.

 

روش هيدروكراكينگ

در روش هاي هيدروكراكينگ كليه تركيبات غيرمفيد حذف شده و به علت نبود باندهاي دوگانه، اكسيداسيون كمتر اتفاق

مي افتد. در اين روش گوگرد و نيتروژن موجود در روغن پايه نيز كه حالت آنتي اكسيدان طبيعي دارند حذف مي شود و مقاومت آن كمتر مي شود. بنابراين براي رفع مشكل، به اينگونه روغنها مواد آنتي اكسيدان اضافه مي شود تا در برابر اكسيداسيون مقاوم تر شوند.

به طور كلي در اغلب روغن هاي معدني، اكسيداسيون، براثر يك رشته واكنش هاي زنجيره اي به وجود مي آيد كه ناشي از وجود پراكسيدهاي آلي است. در حال حاضر چند نوع آنتي اكسيدان در ساخت روغن هاي معدني رايج است كه عبارتند از: تركيبات گوگرددار، تركيبات فسفر دار، آمين هاي آروماتيك، تركيبات فنلي، تركيبات ZDDP و تركيبات آلي فلزي مس دار.

 

آنتي اكسيدانها و موارد مصرف آنها

آنتي اكسيدانها مواد افزودني هستند كه باعث غيرفعال شدن سطوح فلزي، تجزيه پراكسيدها و جلوگيري از پيشرفت اكسيداسيون روغن مي شوند. به عبارت ديگر به يكي از پراكسيدهاي آلي موجود در روغن واكنش نشان داده و زنجيره واكنش ها را قطع مي كنند.

آنتي اكسيدانها معمولاً در روغن هاي موتوري، ATF ، دنده، توربين، كمپرسور، هيدروليك، فلزكاري و گريس مورد استفاده قرار مي گيرند.

 

اكسيداسيون در روغن ها

اكسيداسيون ناخواسته يا به اصطلاح خودبه خودي كه در ورغن ها اتفاق مي افتد، شامل4 مرحله به شرح زير است:

مرحله شروع: در اين مرحله براثر انتقال انرژي به مولكولهاي روغن ناشي از حرارت يا نور ماورا بنفش يا فشارهاي مكانيكي ذره، واكنش پذير مي شود و يونهاي فلزي به عنوان كاتاليست در واكنش عمل مي كند. در اين پروسه R-R يا R-H به صورت همولتيك شكسته مي شود و به دو راديكال تبديل مي شود. R-R R+R

مرحله انتشار يا تكثير: در اين مرحله يك راديكال الكيل با اكسيژن واكنش مي دهد و يك الكيل پراكسي راديكال (ROO) ايجاد مي شود. اين واكنش به سرعت انجام مي شود و در دومين مرحله، الكيل پراكسي راديكال (ROO) به مولكول هيدروكربن حمله كرده و هيدروژن را از مولكول مي گيرد و يك R ديگر بوجود مي آيد. راديكال الكوكسي به علت تركيب شدن سريع با اكسيژن و غلظت بالاي اكسيژن، داراي سرعت بيشتري نسبت به واكنش راديكال پراكسي با هيدروكربن است.

 

 

 

مرحله انشعاب: اين مرحله، در دماي بالاي موتور و با شكستن هيدرواكسايد به RO و OH شروع و ايجاد مي شود. در نتيجه در سيستم، آب و الكل بوجود مي آيد و در نهايت راديكالهاي RRHCO منجر به توليد آلدئيد و كتون مي شوند و در ادامه آلدئيد و كتون واكنش مي دهند و باعث ايجاد لجن شده كه به علت وزن مولكولي و عدم حلاليت، در روغن رسوب مي كند.

مرحله خاتمه زنجير: در اين مرحله واكنش زنجيري از طريق تركيب راديكالها پايان مي پذيرد.

 

 

 

كاتاليستهاي فلزي موثر در تخريب روغن

فلزات ساييده شده از بدنه موتور به عنوان يك كاتاليست در مرحله آغازين اكسيداسيون نقش بسزايي دارند و هيدرو پراكسيدها را در مرحله انتشار تجزيه مي كنند. اين كار توسط مكانيسم ردوكس انجام مي شود.

مكانيسم تشكيل لجن در روغن در حرارت بالا

اكسيداسيون با افزايش درجه حرارت افزايش مي يابد. اين واكنش در درجه حرارت بالاي 70 درجه سانتيگراد قابل توجه است وبراي هر 10درجه بالاتر از 70درجه سانتيگراد، اكسيداسيون دو برابر مي شود. البته نبايد فراموش كنيم كه روغنها در درجه حرارت پايين هم اكسيد مي شوند. در دماي پايين اكسيداسيون منجر به ايجاد پراكسيد، الكل، آلدئيد،كتون و آب مي شود در حاليكه در دماي بالا توليد لجن ميكند و باعث افزايش ويسكوزيته روغن مي شود.

 

 

 

راديكالهاي SCAVENGER

راديكالهاي SCAVENGER به عنوان آنتي اكسيدانهاي اوليه شناخته شده اند و يك اتم هيدروژن آزاد مي كنند و خود نيز به صورت راديكال در مي آيند و آنگاه با راديكالهاي آلكيل يا پر اكسي واكنش

مي دهند و در نتيجه از واكنشهاي راديكال زنجيري جلوگيري مي كنند .فنوليك غير آزاد و آمينهاي آروماتيك دو دسته از آنتي اكسيدانهاي اوليه براي روغن هستند.

آنتي اكسيدانهاي نوع دوم ZDDP و تيو اترها هستند كه باعث متلاشي شدن پر اكسيد مي شوند.

بعضي از آنتي اكسيدانها، نوع دوم نقش غير فعال كردن يونهاي غير فلزي ناشي از بدنه موتور را به عهده دارند.

روشهاي غير فعال كردن يونهاي فلزي براي اينكه تبديل به كاتاليست نشوند به دو طريق انجام مي شود.

- استفاده از ليگاندهاي كمپلكس دهنده كه با يونهاي فلزي كمپلكس ميدهد و باعث جلوگيري از نقش كاتاليزور مي شود.

- يك فيلم روي سطح فلز تشكيل و مانع ورود يونهاي فلزي به روغن مي شود.

آمين هاي آروماتيك: يك دسته از ادتيوهاي آنتي اكسيدان، آمينهاي آروماتيك هستند كه به عنوان آنتي اكسيدانهاي اوليه نام برده مي شوند. آلكيلات دي فنيل آمينها از اين دسته ادتيوها است.

در بسياري از فرمولاسيون هاي روغن، از مخلوطي از آنتي اكسيدانها كه اثر تقويتي روي هم دارند استفاده مي شود. همين امر باعث بالا رفتن سطح كارايي و طول عمر بيشتر روغن مي شود.

 

 

 

نقش روغن پايه در كارايي آنتي اكسيدانها

لازم به ذكر است كه مقاومت در برابر اكسيداسيون تنها به ماده افزودني بازدارنده اكسيداسيون بستگي ندارد بلكه كيفيت تصفيه روغن نيز تاثير زيادي در مقاومت روغن در برابر اكسيداسيون دارد. اگر روغن پايه از كيفيت پالايشي خوب برخوردار باشد در صورت افزودن مواد بازدارنده اكسيداسيون به آن داراي مقاومت بسيار خوبي در برابر اكسيداسيون خواهد بود جدول زير طبقه بندي روغن پايه API را نشان ميدهد.

 

Refrenecec:Lubricant additives

advanced organic chemistry

ترجمه و تلخيص: مهندس شهريار كشاورز

 

منبع: ماهنامه نفت پارس