Vâscozitatea uleiului de lubrifiere scade odată cu creșterea temperaturii șiIndicele de vâscozitate (VI)este un indicator pentru măsurarea gradului de modificare a vâscozității cu temperatura. Cu cât este mai mare VI al uleiului, cu atât gradul de modificare a vâscozității cu temperatura este mai mic. În general, indicele de vâscozitate al uleiului mineral (bază de parafină) este de obicei 96-120, pentru a prepara ulei multigrad pentru motor cu combustie internă (motor ICE sau IC) cu caracteristici excelente de vâscozitate - temperatură și alți lubrifianți industriali cu indice de vâscozitate ridicat, este necesar pentru a adăuga Viscosity Index Improver (VII) sau utilizați ulei de bază sintetic.

Viscosity Index Improvers VII in Lubricant

Denumirile aditivilor pentru controlul vâscozității- Cum numesc oamenii acest produs chimic

Aditivii pentru controlul vâscozității sunt cunoscuți și sub mai multe alte denumiri, inclusiv:

Modificatori de vâscozitate (VM)
Îmbunătățitori ai indicelui de vâscozitate (VII)
Îmbunătățitori de vâscozitate
Agenți de îngroșare
Aditivi de îngroșare
Stabilizatori de vascozitate
Amplificatori de vâscozitate

Acești termeni sunt adesea folosiți interschimbabil pentru a se referi la aditivi care ajută la controlul vâscozității lubrifianților în diferite condiții de operare.

Istoricul șef al îmbunătățirii vâscozității

Mai devreme, în anii 1930, compusul molecular înalt a fost utilizat pentru uleiul hidraulic și uleiul de transmisie pentru tun pentru a îmbunătăți performanța vâscozității-temperatură.
Poliizobutilenă (PIB)este unul dintre primele VII care au fost dezvoltate. În anii 1930, cercetătorii de la Standard Oil Company (acum ExxonMobil) au dezvoltat un proces de producere a PIB cu greutate moleculară mare, care avea proprietăți mai bune de îmbunătățire a VI.
Polimetacrilat, (PMA)a fost dezvoltat pentru prima dată în anii 1950 ca înlocuitor al cauciucului sintetic. În anii 1970, cercetătorii au început să investigheze utilizarea PMA-urilor ca VII în lubrifianți. Ei au descoperit că PMA-urile aveau stabilitate excelentă la forfecare, performanță bună la temperatură scăzută și rezistență la oxidare.
Copolimer de etilenă propilenă (EPC)sauCopolimeri de olefine (OCP)au fost dezvoltate pentru prima dată în anii 1960 ca înlocuitor pentru poliizobutilenă (PIB), care era dominanta VII la acea vreme. OCP sunt copolimeri de alfa-olefine și alți monomeri, cum ar fi etilena și propilena. În anii 1970 și 1980, OCP a devenit utilizat pe scară largă în producția de uleiuri de motor și alți lubrifianți. Au fost deosebit de populare în America de Nord, unde au fost folosite pentru a îmbunătăți performanța la temperaturi scăzute.
Secolul 20 70: Shell Chemical dezvoltatPolimeri stiren-izopren, care sunt cunoscuți pentru stabilitatea lor bună la forfecare și performanța la temperatură scăzută, făcându-le utilizate pe scară largă în îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate pentru uleiurile de motoare de automobile.

Acești compuși polimerici sunt numiți aditivi de îngroșare sau amelioratori ai indicelui de vâscozitate.

de exemplu, adăugarea de PMA la uleiul mineral poate spori efectiv vâscozitatea acestuia, în special la temperaturi ridicate. Acest compus este denumit în mod obișnuit un îmbunătățitor de vâscozitate datorită capacității sale de a influența performanța vâscozității-temperatură a uleiului. Mai exact, îmbunătățește indicele de vâscozitate al uleiului, motiv pentru care este cunoscut și sub numele de îmbunătățitor al indicelui de vâscozitate.

Cota de piață pentru amelioratorii indicelui de viscozitate este în creștere datorită dezvoltării rapide a lubrifianților multi-grade. Uleiurile de motor multigrade necesită un indice de vâscozitate îmbunătățit pentru a-și menține performanța într-o gamă largă de temperaturi. Ca urmare, amelioratorii indicelui de viscozitate au devenit esențiali în industria lubrifierii. Potrivit statisticilor, aceste VII reprezintă aproximativ 22,5% din consumul total de aditivi pentru lubrifianți.

De ce sunt atât de importante îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate? - Valoarea amelioratorilor indicelui de vâscozitate (VII) în lubrifianți.

Îmbunătățiți performanța vâscozității-temperatură a lubrifianților

Unul dintre motivele cheie pentru care Îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate (VII) aditivii sunt foarte apreciați este faptul că îmbunătățesc performanța vâscozitate-temperatură a lubrifianților. Lubrifianții cu aditivi VII, cum ar fi uleiurile de motor, uleiurile de transmisie și uleiurile hidraulice, sunt expuseperformanță bună la temperatură scăzută și lubrifiere la temperatură înaltă, care este esențial pentru asigurarea funcționării fără probleme și a protecției utilajelor. În plus, lubrifianții cu aditivi VII potîndeplinesc cerințele gradelor de vâscozitate multiple, făcându-le versatile și potrivite pentru utilizare în diferite aplicații și condiții de-a lungul anului.

Reduceți consumul de energie, minimizați uzura și reduceți frecarea în mașini

Îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate joacă un rol crucial în reducerea consumului de energie, minimizarea uzurii și reducerea frecării în mașini. În comparație cu lubrifianții de o singură calitate, lubrifianții multigrade formulați cu îmbunătățitori ai indicelui de vâscozitate consumă mai puțin lubrifiant și păcură, ceea ce duce la o uzură mecanică semnificativ redusă. Lubrifianții multi-grade au o performanță mai netedă la vâscozitate-temperatură, cu variații mai mici de vâscozitate în funcție de schimbările de temperatură decât lubrifianții de un singur grad. Acest lucru asigură lubrifierea adecvată a pieselor în mișcare la temperaturi ridicate, reducând uzura. La temperaturi scăzute, lubrifianții multi-grade au o vâscozitate mai mică decât uleiurile de un singur grad, ceea ce facilitează pornirea motorului și economisește energie. În comparație cu uleiurile monograde cu același nivel de vâscozitate, cum ar fi SAE 10W/30 față de SAE 30, uleiurile multigrade pot economisi până la 2% până la 3% din consumul de combustibil.

Simplificați produsele lubrifiante

Îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate joacă un rol esențial în simplificarea produselor lubrifiante. De exemplu, lubrifianții universali pentru tractoare pot servi ca ulei de motor, ulei de transmisie, lichid de transmisie și ulei de frână simultan, datorită utilizării amelioratorilor de indice de vâscozitate. Acest lucru simplifică inventarul de produse lubrifiante necesare, reducând costurile asociate cu depozitarea și gestionarea mai multor lubrifianți. În plus, utilizarea lubrifianților universali poate duce la mai puține confuzii și erori în selectarea și aplicarea lubrifianților, contribuind în cele din urmă la îmbunătățirea performanței și a fiabilității echipamentului. Capacitatea de a simplifica produsele lubrifiante prin utilizarea amelioratorilor de indice de vâscozitate le-a făcut o componentă valoroasă în industria lubrifianților.

Crește producția de uleiuri lubrifiante cu vâscozitate ridicată

Datorită disponibilității limitate a resurselor de ulei de bază cu vâscozitate ridicată, amelioratorii indicelui de vâscozitate au devenit ingrediente esențiale în uleiurile lubrifiante. Prin adăugarea de amelioratori ai indicelui de vâscozitate la uleiurile de bază cu vâscozitate scăzută, uleiul rezultat poate înlocui uleiurile de bază cu vâscozitate ridicată, ceea ce crește producția de uleiuri lubrifiante cu vâscozitate ridicată și face o utilizare mai rațională a resurselor.

În uleiurile de motor, amelioratorii indicelui de vâscozitate sunt esențiali în crearea uleiurilor de motor multi-grade care depind mai puțin de temperatură. De fapt, agenții de îmbunătățire a indicelui de vâscozitate sunt o componentă vitală a uleiurilor de motor, conform specificațiilor ILSAC GF-5 pentru uleiul de motor pentru autoturisme. Uleiurile de motor multi-grade formulate cu amelioratori ai indicelui de vâscozitate pot menține vâscozitatea la temperaturi ridicate și condiții de forfecare ridicate, asigurând totodată că uleiurile lubrifiante pot fi pompate la temperaturi scăzute.

În fluidele pentru grupul motopropulsor, cum ar fi uleiurile de transmisie și fluidele de transmisie automată, amelioratorii indicelui de vâscozitate servesc la minimizarea modificărilor de vâscozitate pe cel mai larg interval posibil de temperatură de funcționare, menținând în același timp o bună stabilitate la forfecare. Cel mai frecvent utilizat ameliorator al indicelui de vâscozitate este în uleiurile de motor multi-grade, care reprezintă aproximativ 60% din toate uleiurile lubrifiante. Cantitatea de ameliorator al indicelui de vâscozitate utilizată în uleiurile de motor poate ajunge până la 15% (fracție de masă). Dintre diferitele tipuri de aditivi, amelioratorii indicelui de vâscozitate sunt utilizați în cele mai mari cantități, reprezentând aproximativ 23% din totalul vânzărilor de aditivi.

În prezent, uleiurile lubrifiante care economisesc energie, cu o economie de combustibil mai bună sunt uleiuri de motor multi-grade combinate din uleiuri de bază cu vâscozitate scăzută, cu modificatori de frecare, amelioratori ai indicelui de vâscozitate și depresori ai punctului de curgere. Îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate pot reduce pierderea prin frecare în zonele de lubrifiere mixtă și hidrodinamică, în timp ce modificatorii de frecare pot reduce pierderea prin frecare în zonele de ungere limită și mixtă. Cu formula potrivită, îmbunătățitorii indicelui de vâscozitate și modificatorii de frecare pot lucra împreună pentru a reduce frecarea și a îmbunătăți eficiența energetică a uleiurilor lubrifiante.

Performanța îmbunătățirii indicelui de vâscozitate

1. Stabilitate la forfecare

Stabilitatea la forfecare este capacitatea unui polimer de a rezista stresului de forfecare, care este o performanță crucială a amelioratorilor indicelui de vâscozitate. Când un ameliorator al indicelui de vâscozitate are o stabilitate slabă la forfecare, lanțul principal al polimerului se va rupe sub acțiunea tensiunii de forfecare, ducând la o scădere a vâscozității. Ca urmare, uleiul de lubrifiere amestecat nu își poate menține gradul inițial de vâscozitate, ceea ce provoacă uzură crescută și consum de combustibil. Pentru mai multe, vă rugăm să faceți clicÎmbunătățitor al stabilității la forfecare și al indicelui de vâscozitate în lubrifiant.

2. Capacitatea de îngroșare

Capacitatea de îngroșare este o performanță foarte importantă a îmbunătățitorului indicelui de vâscozitate. Cu cât este mai mare capacitatea de îngroșare a amelioratorului indicelui de vâscozitate, cu atât doza este mai mică și costul lubrifiantului multigrad este mai mic.
Capacitatea de îngroșare a polimerului depinde în principal de masa moleculară relativă a amelioratorului indicelui de vâscozitate, de numărul de atomi de carbon al lanțului principal de pe moleculă (-[-CH2-]-) și de forma din uleiul de bază. .
Ordinea capacității de îngroșare a amelioratorilor de indice de vâscozitate disponibili comercial este următoarea:

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

3. Stabilitate termică/oxidativă

Stabilitatea termică/oxidativă este un alt indice important de evaluare a VII-urilor. Amelioratorii indicelui de vâscozitate sunt supuși oxidării la temperatură înaltă și descompunerii termo-oxidative în utilizarea efectivă, iar descompunerea va duce la o serie de probleme, cum ar fi scăderea vâscozității, creșterea valorii acidului și creșterea depozitului de carbon cu canal inel. Polimerii moleculari înalți nu suferă, în general, descompunere termo-oxidativă evidentă sub 60 de grade și încep să se descompună termo-oxidativ la 100-200 grade. Stabilitatea termo-oxidativă a polimerului este legată de structura lui VII.

Ordinea stabilității la oxidare a VII disponibil comercial este:

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

4. Performanță la temperatură scăzută

Vâscozitatea la temperatură scăzută a uleiurilor de motor este o caracteristică reologică crucială. Pentru a permite vehiculului să pornească pe vreme rece, vâscozitatea uleiurilor de motor din rulmenți trebuie să fie sub o valoare critică. Această valoare este determinată prin experimente privind capacitatea de pornire a motorului la temperatură scăzută și este definită în SAE J300 pentru toate clasele „W”.

Îmbunătățitorul indicelui de vâscozitateare o influență importantă asupra performanței la temperatură scăzută a uleiurilor de motor multigrade și există două valori critice care indică indicele de performanță la temperatură joasă al uleiurilor de motor multigrade:pornire la temperatură scăzută și pompabilitate la temperatură scăzută.

Abilitatea de pornire la temperatură joasă

Există mulți factori care afectează capacitatea de pornire la temperatură scăzută, unul dintre cei mai importanți indicatori este vâscozitatea la temperatură scăzută, cu cât vâscozitatea la temperatură scăzută este mai mică, cu atât este mai ușor să porniți.
În general,Simulator de pornire la rece (CCS)este utilizat pentru a măsura vâscozitatea aparentă a uleiului multi-grad la temperaturi scăzute. Un simulator de pornire la rece este un reometru care funcționează la o viteză mare de forfecare la o temperatură ambientală fixă pentru a simula curgerea uleiului de lubrifiere în rulmenții motorului la pornire. După pornirea motorului, uleiul trebuie să poată curge liber în pompa de ulei și să fie distribuit pe diferitele linii de ulei ale motorului.
Proprietățile la temperatură scăzută ale diferitelor VII-uri sunt destul de diferite, iar PMA prezintă o vâscozitate mai mică într-o gamă largă de rate de forfecare, astfel încât PMA are cea mai bună performanță CCS. Lanțul molecular al PIB este relativ rigid, deoarece are multe lanțuri laterale de metil, iar vâscozitatea sa crește rapid la temperaturi scăzute, astfel încât performanța la temperatură scăzută a PIB este cea mai proastă.

Capacitatea de pompare la temperatură joasă a uleiului de motor

Când motorul este pornit la o temperatură scăzută, presiunea uleiului din sistemul de ulei de lubrifiere trebuie normalizată într-un timp scurt pentru a se asigura că toate piesele motorului sunt lubrifiate la timp, altfel va cauza uzură. Capacitatea uleiului de motor de a fi pompat în diferite părți ale motorului se numește capacitate de pompare.

Pompabilitatea uleiului de motor depinde de vâscozitatea aparentă în condițiile de pompare. Testele au arătat că vâscozitatea de pompare la temperatură joasă a uleiului multi-grad nu este mai mare de 3Pa·s, ceea ce poate asigura alimentarea cu ulei de pompare, iar această vâscozitate se numește vâscozitate critică de pompare. Temperatura la care se atinge vâscozitatea critică de pompare se numește Temperatura Critică de Pompare, care este măsurată cu un mini-viscozimetru rotativ (MRV). MRV este un reometru cu viteză scăzută de forfecare utilizat pentru a simula pompabilitatea uleiului de motor multigrad al unui vehicul după ce a ralanti două zile pe vreme rece.

SAE J300 specifică, de asemenea, limitele superioare de vâscozitate MRV pentru toate uleiurile de motor de gradul „W”. MRV poate măsura atât limita de curgere a vâscozității, cât și limita rezistenței aerului. Temperatura medie de pompare (BPT) prezisă de MRV are o corelație bună cu temperatura limită medie de pompare a motorului.

Vâscozitatea Brookefield poate determina limita de curgere a vâscozității, iar Tabelul următor enumeră efectele diferitelor tipuri de îmbunătățitori ai indicelui de vâscozitate asupra performanței de pompare la temperatură joasă.

5. Temperatură ridicată, viteză mare de forfecare (HTHS)

Forfecare la temperatură ridicată (HTHS) este un indicator al stabilității viscozității uleiului de motor la temperaturi ridicate și forfecare ridicată, care reflectă capacitatea uleiului de motor de a menține lubrifierea în condiții de temperatură ridicată și forfecare ridicată.Putem înțelege pur și simplu HTHS ca rezistența filmului de ulei.

Vâscozitatea are o semnificație decisivă asupra lubrifierii. Vâscozitatea la temperatură ridicată a uleiului de motor multigrad este testată de un vâscozimetru capilar cu viteză de forfecare scăzută pentru a măsura vâscozitatea cinematică la 100 de grade. Pentru fluidele non-newtoniene ale sistemului de ulei în mai multe etape, vâscozitatea măsurată de capilarul cu forfecare scăzută nu poate reflecta vâscozitatea motorului în condiții de lucru de temperatură ridicată (150 de grade) și viteză de forfecare ridicată (106 s).^-1).

Cercetarea arată că vâscozitatea aparentă măsurată la temperatura de 150 de grade și viteza de forfecare de 10⁶s^-1are o corelație bună cu uzura rulmentului motorului. Când SAE J300 a fost revizuit în 1995, s-au adăugat viscozitatea la temperatură ridicată minimă și la forfecare ridicată (temperatură înaltă, viteză de forfecare mare, HTHS) pentru fiecare grad de viscozitate. Temperatura ridicată și vâscozitatea ridicată la forfecare sunt măsurate la o rată de forfecare foarte mare (10⁶ s^-1) și temperatură (150 de grade ), care este similară cu mediul de curgere al rulmenților de carter în stare de echilibru.

În general, un ameliorator al indicelui de vâscozitate de înaltă calitate nu trebuie doar să posede puternicabilități de îngroșareșibună stabilitate la forfecaredar necesită și bineperformanta la temperaturi scazuteșistabilitate ridicată la oxidare termică.

Structura chimică a amelioratorilor indicelui de vâscozitate este strâns legată de performanța acestora. Polimerii înalți pe bază de hidrocarburi, cum ar fi OCP, au efecte excelente de creștere a vâscozității, dar capacitatea lor de a îmbunătăți indicele de vâscozitate (VI) nu este la fel de bună.

Pe de altă parte, polimerii care conțin grupări polare, cum ar fi PMA, nu sunt la fel de eficienți ca OCP pentru a îngroșa lubrifiantul, dar au capacități excelente de îmbunătățire a VI și pot reduce, de asemenea, punctul de curgere.

Amelioratori tipici ai indicelui de vâscozitate

Amelioratori tipici ai indicelui de vâscozitate	Abreviere
Copolimer etilenă-propilenă, copolimer olefin (etilenă și propilenă)	OCP
Polimetacrilat	PMA
Copolimer hidrostiren-vinil dienă	HSD
Poliizobutilenă	PIB

Comparația proprietăților mai multor agenți de îmbunătățire a indicelui de vâscozitate folosiți în mod obișnuit （VII）

Performanţă VII	Abilitatea de îngroșare	VI Îmbunătățirea	Stabilitate la forfecare	Reduceți punctul de curgere	Vâscozitate la temperatură scăzută		Vâscozitate la forfecare la temperatură ridicată	Stabilitate la oxidare
Performanţă VII	Abilitatea de îngroșare	VI Îmbunătățirea	Stabilitate la forfecare	Reduceți punctul de curgere	CSC	Brookfield	Vâscozitate la forfecare la temperatură ridicată	Stabilitate la oxidare
PMA	Bun	Foarte bun	nu este bine - Foarte bine	Foarte bun	Foarte bun	Foarte bun	Bun	Bun
OCP	Foarte bun	Bun	nu este bine - Bine	Rău	Bun	Rău	Bun	Bun
HSD	Foarte bun	Bun	Foarte bun	Rău	Bun	Rău	Bun	Bun
Mix de OCP&PMA	Bun	Bun	Bun	Bun	Foarte bun	Bun	Bun	Bun

O pereche de:Înțelegerea aditivilor detergenți din uleiurile de motor: o prezentare generală

Următoarea:Îmbunătățitor al stabilității la forfecare și al indicelui de vâscozitate în lubrifiant.