Дисперсанты (Dispersants)

[Niccolum 201]

Дисперсанты (Dispersants)

Продукты окисления и разложения топлива и смазочного материала, такие как сажа, смола, лак  и углерод, обладают низкой растворимостью в смазочном материале /углеводороде/ и имеют тенденцию к осаждению на поверхностях. Эта тенденция осаждения обусловлена размером частиц. Мелкие частицы склонны оставаться в масле, в то время как крупные частицы имеют склонность к осаждению. Следовательно, частицы смолы и сажи, являющиеся основными компонентами образования отложений, должны увеличивать свой размер путем агломерации перед осаждением. Рост происходит из-за полярных взаимодействий, таких как в случае молекул смолы, или из-за адсорбированных полярных примесей, таких как вода, кислород, присадки, как в случае частиц сажи. Частицы сажи могут также захватываться клейкой смолой. Диспергенты мешают агломерации, ассоциируясь с отдельными частицами смолы и сажи /других примесей/. Частицы, ассоциированные с молекулами диспергента, не могут сливаться из-за стерических или электростатических факторов. Диспергенты состоят из полярной группы, обычно на основе кислорода или азота, и большой неполярной группы. Полярная группа ассоциируется с полярными частицами, а неполярная группа удерживает такие частицы в суспензии в основном смазочном материале.
Таким образом, диспергенты контролируют накопление осадков и лаков, предотвращая образование крупных агрегатных структур, которые могут привести к образованию геля и кусков, и подавляют их фазовое разделение от масла на поверхностях двигателя.

Диспергенты имеют гораздо больший молекулярный вес, примерно в 4–15 раз больше, чем органическая часть детергента. Это позволяет диспергентам более эффективно выполнять функции удерживания в суспензии и очистки, чем детергенты.

Молекула среднего диспергента состоит из трех отдельных структурных элементов: углеводородной группы, полярной группы и соединительной группы или связи. Углеводородная группа имеет полимерную природу, и в зависимости от ее молекулярного веса диспергенты могут быть классифицированы на полимерные диспергенты и диспергирующие полимеры /polymeric dispersants and dispersant polymers/.

 

Процесс разработки диспергентов для контроля осадков/лаков и ингибирования образования отложений при низких и высоких температурах обычно начинается с выбора полимерного хвоста, который отвечает за поддержание растворимости в масле. Самый распространенный полимер, используемый для этой цели, - полиизобутилен /PIB/, который получается путем катионной полимеризации потока рефинерии С4 для образования полимерного хвоста с олефиновой группой на конце молекулы. Олефиновая концевая группа позволяет прикрепить полиаминовую или полиоловую головку для образования диспергента. Для облегчения этого процесса сначала ПИБ прикрепляется к соединительной группе, которая затем реагирует с желаемой полярной группой. В промышленности используются два типа соединительных химических соединений: малеация и алкилирование фенола, которые приводят к диспергентам на основе сукцинимида и Маниха, соответственно.
Однако эти традиционные диспергенты на основе сукцинимида и Маниха, предназначенные для контроля осадков/лаков и ингибирования образования отложений при высоких температурах, не так эффективны в поддержании реологического контроля в сильно загрязненных средах. Это связано с тем, что высокоароматическая поверхность частицы загрязнения иногда может требовать ароматического диспергента для эффективной связи и дисперсии.

[Niccolum 201]

Styler Nonconfo В данном случае необходимо уточнить что-то. Факт заключается в том, что диспергаторы подобного рода иногда вызывают беспокойство, когда их используют в избытке. Некоторые подвергают высокое содержание диспергаторов в маслах перегреванию с отходным топливом, чтобы продемонстрировать полимеризацию и проблемы. Как ранее писал в некоторой теме Nonconfo - во-первых, диспергаторы имеют различное качество и молекулярные веса, и, во-вторых, мы не должны забывать, что любая сложная химическая организация никогда не работает безоговорочно идеально. Не подвластно лишь непосредственному введению высокой концентрации диспергатора длительное усовершенствование качества масла. Данный метод не приносит ожидаемых результатов. Требуется поддерживать равновесие, включая параметры растворимости и моющей активности. Что касается известных проблем от диспергаторов полиизобутилена сукцинимида, которые они предполагают защищать от них, в некоторых случаях они также могут провоцировать. И по этому поводу существует различные работы, где их провокация существует в явной форме. Например -

'Преобладающей и наиболее эффективной химией для добавок по контролю отложений в дизельном топливе, использованных в течение последних 30 лет, являются полиизобутиленовые сукцинимиды (PIBSI). Проектирование и производство этих добавок критичны для их работы на практике в плане контроля отложений, а также с точки зрения отсутствия вреда. Недавние исследования выявили низкомолекулярные PIBSI как причину внутренних отложений в дизельных форсунках (IDID), связанных с блокировкой форсунок.
Предполагается, что липкие коричневые отложения возникают из-за реакции между добавками контроля отложений полиизобутиленов (PIB) сукцинимидов и кислотными компонентами топлива. Эта теория подтверждается анализом Фурье-преобразования инфракрасного излучения (FTIR) отсечек от поврежденных компонентов топливных форсунок и серией экспериментов с использованием стеклянной посуды, включающих смешивание чистых компонентов добавок.'

https://www.lubrizol.com/-/media/Lubrizol/Lubricant-and-Fuel-Additives/Fuel-Additives/Documents/Study-of-the-Internal-Diesel-Injector-Deposit-Phenomenon.pdf

Этот пример - не единственный негативный относительно диспергаторов, что подтверждает отсутствие идеальных веществ. И если, например, беззольные антиоксиданты могут считаться более или менее безопасными, то диспергаторы не всегда безвредны и не при всех концентрациях, и могут даже стать источником проблем. В дополнение к тому, что они могут не только не помогать там, где должны, но и ухудшать загрязнение, они также могут быть беспощадны по отношению к антиизносной защите.

[Nonconfo 1 378]

4 часа назад, NIyaz_G сказал:

Я бы в последнюю очередь отказался от ZDDP и Детергентов. Почему? Потому что они многофункциональны. 

Ну, я вполне могу заблуждаться )

Ваше мнение ценно, без шуток. ZDDP - чудо-находка.

Но я исхожу из сценариев компенсации недостатка чего-то. Например, недостаток противоизноски компенсируется в лоб повышением вязкости выше необходимого исходя из рабочей температуры. Есть такие стратегии. Или вот есть поршневые двигатели, которые полувековой юбилей разменяли недавно, работая на маслах без детергентов. Просто укороченными интервалами смены. Это не оптимально в легкомоторном автотранспорте, но факты есть.

А вот чем заменить дисперсанты... Даже истинная растворимость будет ограничена. Но, в целом, можно и к этому приспособиться.

[Buran 3 312]

Niccolum 

Есть ли данные (известные наиболее удачные формуляции) по стабильности раствора диспергента в разных по строению базах. 

Допустим, выскажу гипотезу что в нафтеновая базовое масло более легче гомогенизируется и длительно и эффективно даёт работать диспергатору, сохраняя коллоидную стабильность раствора чем такое же кол-во диспергатора в ПАО ( или GTL) базе.

Если это так, то достаточно ли ослабить ПАО эстерами (или AN) или все равно такой вариант менее надёжен в длительной работе в ДВС? 

[Ivan-01100101 28]

Buran Valvoline заводил AN с эстерами в PAO и пишут, что можно в GTL или III гр.:

 https://patents.google.com/patent/US20170029734A1/en

[NIyaz_G 35]

11 hours ago, Nonconfo said:

недостаток противоизноски компенсируется в лоб повышением вязкости

это скорее для старых маломощных двигателей имеет место быть, однако для высокофорсированных двигателей такой подход не подойдет. При больших нагрузках, масло (любой густоты) буквально выдавливается и шестерни трутся практически без смазки. А вот когда есть противоизноска (ZDDP, молибденовые тоже) такого не происходит т.к. ZDDP "цепляется" к металлу химическим путем. 

Далее по важности (по моему мнению) идут детергенты. Их основная функция - нейтрализовать источники окисления масла (кислотные оксиды). Но есть "шустрые" кислоты которых не успел уничтожить детергенты, и вот тут они начинают свое грязное дело (R + [O] => R-COO-), тогда вступают в дело непосредственно дисперсанты, обволакивая их (в принципе и детергенты это умеют, но у диспесантов это лучше получается). Есть другой сценарий развития, эти же "кислоты" могут быть источником полимеризации масел, за счет образования радикалов, а этих радикалов антиоксиданты "нейтрализуют". А продукты нейтрализации опять дисперсанты держат в масле. 

Я считаю, что без дисперсантов вполне можно обойтись, но тогда интервал замены сократится.

А вот ZDDP+Сульфонаты(салицилаты) = это база. 

PS. А так, важны все компоненты в масле. 

[mefistofel3042 1 603]

1 час назад, NIyaz_G сказал:

считаю, что без дисперсантов вполне можно обойтись, но тогда интервал замены сократится.

А вот ZDDP+Сульфонаты(салицилаты) = это база. 

Что база то понятно.. но вот прям совсем не хочется обходится так как 

 

1 час назад, NIyaz_G сказал:

PS. А так, важны все компоненты в масле

Изменено 2 апреля пользователем mefistofel3042

[Niccolum 201]

BuranВаш вопрос вызвал у меня некоторое замешательство.
Предполагаю, что эффективность диспергатора примерно одинакова в различных базовых маслах, хотя, конечно, это лишь грубая оценка.
Тем не менее, возможно, здесь стоит упомянуть и другую проблему. Может быть, вы слышали, как некоторые пытаются решить проблемы, такие как длительные интервалы между заменами масла и недостаточная растворимость, добавляя избыток диспергатора. И я считаю, что это нелепость. Ведь масло - не сейф или кладовая, в которой можно просто накапливать вещества. Важно сохранить баланс между балансом и концентрацией. Не должно быть ни слишком мало, ни слишком много.

[SL1 3 958]

29.03.2024 в 17:36, Niccolum сказал:

Корректно, это было обсуждено на предыдущих страницах данной дискуссии, где я упомянул, что это смешение источников. Один из них - компания Infineum, на которую сайт я предоставил ссылку ранее. Вторым источником была упомянута @kit72 -
Lubricant Additives: Chemistry and Applications, Third Edition
Edited by
Leslie R. Rudnick
Designed Materials LLC, Scottsdale, Arizona
2017

Добавим к списку литературы Lubes'n'Greases  A Brief History of Dispersants and Future Needs

[Nonconfo 1 378]

Скрытый текст

 

14 часов назад, NIyaz_G сказал:

однако для высокофорсированных двигателей такой подход не подойдет. При больших нагрузках, масло (любой густоты) буквально выдавливается и шестерни трутся практически без смазки.

Я так не думаю. В каких-то высоко нагруженных гипоидах может что-то близкое к этому можно упрощенно так описать, но не в моторке. Основной механизм защиты все-таки гидродинамическое трение.

Ну и я все же отношусь к тем, кто не совсем разделяет страх износа. Мне кажется, что уровень потерь металла на исправном двигателе не слишком достоин повышенного внимания. И цель масла как можно дольше сохранить эту исправность. Пока это происходит, износ не должен быть поставлен во главу угла. И если ZDDP действительно многофункционален, и его способности интересны, то молибден чем заслужил приоритезацию?

 

14 часов назад, NIyaz_G сказал:

это скорее для старых маломощных двигателей имеет место быть, однако для высокофорсированных двигателей такой подход не подойдет.

Я говорил о примере двигателей поршневой авиации. Там не то чтобы очень форсированные двигатели, но и лишнего в них ничего нет, ради снижения веса. И они десятилетиями (я мало знаю авто 60-х, которые еще бы работали полнофункционально, но много таких самолетов) эксплуатируются на маслах без детергентов, с нулевым щелочным. Ну меняют после 50 часов. Уровень необходимости в щелочи и ее количестве это функция от топлива. Но если оно норм, то тоже не вижу оснований приоритета мыла.

14 часов назад, NIyaz_G сказал:

PS. А так, важны все компоненты в масле. 

Ну да. Я так-то не вижу смысла отказываться от каких-то компонентов.

Но это, вероятно, офтоп тут.

 

 

[SAE88 131]

Так пишите, что будто слушаю

Слов много, а как то конкретного мало. 

Лучше первоисточник читать от Рудника. Про бор интересно.

[Niccolum 201]

SAE88Прошу прощения за небольшую громоздкость, однако описание темы представляет собой лишь вводное текстовое описание, поскольку тема относительно новая. На некоторых страницах уже были касательства к некоторым базовым концепциям, включая упоминание опасностей чрезмерного применения сукцинимидных диспергаторов. Одно из таких проблем я решил проиллюстрировать с помощью разъяснений, взятых из источника Lubrizol. Также весьма заинтересован в обсуждении проблем, которые вы подняли относительно бора. Кроме того, можно внести в дискуссию FTIR-волны для имидов 1707, PMA 1730, Mannich 1650. И даже предоставление изображений, приблизительно показывающих, как диспергаторы выглядят, было бы весьма полезным. Оказалось, что подобные темы уже обсуждались на форуме -
https://www.oil-club.ru/forum/topic/78029-astm-d611-standartnyj-metod-opredelenija-anilinovoj-tochki/?do=findComment&comment=2709841

21 hours ago, SAE88 said:

Действительно, это весьма выдающееся, что вы взяли инициативу темы борирования диспергаторов. Возникает вопрос о причинах борирования. Ранее это было предметом интереса только Mr. Nonconfo. Возможно, мне показалось, что Nonconfo так и не получил ответа на форуме относительно причины. 
Пока не обсуждал этот аспект, и мы еще не достигли его изучения. Интересно, что источник, на который вы ссылаетесь, акцентирует внимание на коррозии как факторе, способствующем интересу к борированию. Однако интересно определить, осведомлен ли Nonconfo об этом вообще, или же это новая информация.
Nonconfo Вы проявили интерес к этому, если я не ошибаюсь, в каком-то разделе форума, который можно назвать полунаучным, не так ли?

Изменено 4 апреля пользователем Niccolum

[Niccolum 201]

SAE88 

Совершенно странным стечением обстоятельств я в настоящее время не в состоянии найти здесь то, что уже предоставил в этом разделе - имею в виду очень ясную демонстрацию работы диспергаторов. По-видимому, сообщение случайно исчезло по неизвестной причине. Видеоматериал поразителен и, возможно, является единственным в своем роде, за исключением более простых трюков с водой в рекламе. Здесь мы говорим конкретно об масле. Экстраординарно, что видео было представлено эквивалентами LE в кратчайшие сроки, буквально через несколько часов сразу после моего инициирования данной темы для Styler.

 

Изменено 4 апреля пользователем Niccolum

[SAE88 131]

42 минуты назад, Niccolum сказал:

Совершенно странным стечением обстоятельств я в настоящее время не в состоянии найти здесь то, что уже предоставил в этом разделе - имею в виду очень ясную демонстрацию работы диспергаторов

Я немного более скажу, что мне не удается тут пока найти вообще ровным счетом ничего. Демонстрации с Yutube давно не рассматриваю, как источник полезных знаний о маслах. Не люблю такую лженауку.

Более предпочитаю техническую литературу без завуалированных комментариев. А эта тема с каждой новой страницей уходит в какие то бессмысленные разговоры.

[Nonconfo 1 378]

2 часа назад, Niccolum сказал:

Ранее это было предметом интереса только Mr. Nonconfo. Возможно, мне показалось, что Nonconfo так и не получил ответа на форуме относительно причины. 

Скрытый текст

Приятно, что вы мой интерес замечаете ) Спасибо, что маркируете интересные места в обсуждениях

Единственным, кто артикулировал явно свое мнение на эту тему, бы @AdDream в своей теме. У него Бор это пассиватор сукцинимидов, из-за их взаимодействия с ZDDP. Дисперсант связывает ZDDP и мешает образованию трибослоя. С рецептах где фосфор не ограничен все решается увеличением концентрации AW, но в среднезольниках, где фосфор ограничен, необходимо озаботиться контролем влияния дисперсанта на противоизвносные присадки. А в следствии увлечения идеей того, что: а) большими дозами дисперсантов можно заменить способность образовывать истинные растворы, и б) создавать так называемые лонг лайфы - это противоречие становится решающим. Что и привело к решению использовать бор в качестве пассиватора, снижая эффективность сукцинимидов, но попутно оставляя возможность ZDDP функционировать. Ну что ж, мнение интересное и весьма правдоподобное. Так как этот момент был ответом на заданный мною вопрос, то я конечно же благодарен @AdDream за него.

Интересен еще механизм пассивации, и для чего нужно не прост уменьшить концентрацию дисперсанта, а повышать ее, но менее эффективным. Напрашивается мысль, что бор выступает в роли балласта, все мы знаем его способность выпадать в фильтре, но это конечно необразованный волюнтаризм с моей стороны ))

Еще интересные мысли были у Артура @Аргентум, но он их в несколько приватной обстановке формулировал, так что я не могу без его одобрения воспроизводить. Оставим ему это право.

Скрытый текст

Мое же мнение - в функционирование ZDDP вмешивается не только дисперсант, но и детергент. Достаточно просто перестать стремиться к долгим интервалам, как сразу множество вопросов оказываются гораздо менее острыми. И сразу пакет становится проще и логичнее. В условиях нашей страны, с дешевыми базами и с недорогим трудом, вообще не вижу особой ценности в длинных интервалах. Отказ от этого несет множество плюсов. Хорошая композиция баз, особенно полусинтетики так называемой, совместно с простым пакетом аля ILSAC условные 200 часов несут собой резкое снижение рисков.

Что не отменяет мой интерес к теме дисперсантов и их борирования ))

 

[Styler 1 575]

7 минут назад, Nonconfo сказал:

Достаточно просто перестать стремиться к долгим интервалам, как сразу множество вопросов оказываются гораздо менее острыми. И сразу пакет становится проще и логичнее

Судя по тому что в большинстве C5 дисперсантов меньше чем в C3, именно это и было сделано. Теперь интересно, почему так редко встречаются масла ILSAC с пиком 0,45? 0,4 - стандартный пик для бюджетных илсаков. У ZIC Zero 20 и PCSS - 0,45. Хочется предположить, что в дорогих ILSAC типа оригиналов Nissan и Toyota, а также, например, в LM Asia & America, пик тоже 0,45, но к сожалению у нас либо нет этих анализов, либо они сделаны без спектра.

 

По итогу мы всё равно возвращаемся к мыслям SAE20 и @Аргентум о том что ILSAC - самая сбалансированная рецептура. Но так сложилось, что в нашей стране это обычно бюджетный сегмент. Всё интересное - что Castrol Edge Supercar A, что японский Mobil 1, что вышеупомянутая Petro-Canada - возится только параллельно

Изменено 4 апреля пользователем Styler