Tính năng dầu gốc tổng hợp Polyalkylene Glycol PAG

Các thuật ngữ polyalkylene glycol và polyglycol được sử dụng thay thế cho nhau. Các chất lỏng này có thể được sản xuất để hòa tan trong nước hoặc không tan trong nước (hòa tan trong dầu). Phổ biến nhất là các chất lỏng hòa tan trong nước, và do đó chúng có thể có một số đặc tính rất khác nhau.

Polyglycols là vừa phải cực, mang lại cho họ tính chất sức mạnh phim vừa phải. Chúng có chỉ số độ nhớt rất cao (180 đến 280) và khả năng nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. 

Chúng đốt cháy sạch sẽ, không để lại dư lượng, và đã được sử dụng như một chất mang dầu cho chất bôi trơn rắn để bôi trơn chuỗi nhiệt độ cao. Một số phiên bản là cấp thực phẩm và phân hủy sinh học. Chúng được sử dụng làm dầu máy nén trong vít quay và các bộ phận qua lại, dầu bánh răng sâu, chất bôi trơn chống cháy, chất lỏng làm việc bằng kim loại và chất lỏng phanh.

Polyglycol hòa tan trong nước không tương thích với dầu khoáng và do đó phải được xử lý và xử lý riêng. Không nên trộn lẫn với dầu khoáng. Kết quả là một mớ hỗn độn, keo dính. Mặc dù chúng là chất bôi trơn tuyệt vời, chúng có thể gây ra vấn đề hậu cần trong thực vật. Họ cũng có thể có một số tác động tiêu cực trên sơn và con dấu, và rất tốn kém.

Các polyglycol hòa tan trong nước (không hòa tan trong dầu) có thể trở nên phổ biến hơn và được sử dụng như chất lỏng truyền nhiệt, dầu mang nhiệt độ cao và trong các máy nén lạnh kiểu vít.

Trong nhiều thế kỷ, dầu nhờn đã được sử dụng như một cách để giảm ma sát và mài mòn trên các bộ phận chuyển động. Năm 2005, 40 triệu tấn dầu nhờn được sản xuất.

Trong khi các chất lỏng tự nhiên dựa trên dầu khoáng đại diện cho phần lớn nhu cầu thị trường, nhiều tiến bộ công nghệ trong thiết bị và máy móc sẽ không thể thực hiện được nếu không có những lợi ích do các chất bôi trơn tổng hợp cải thiện, hiện chỉ chiếm hai phần trăm thị trường.

Trong khi polyalphaolefins (PAOs) lấp đầy một số nhu cầu này, ngày càng có nhiều ứng dụng yêu cầu yêu cầu hiệu suất cao hơn, hoặc yêu cầu thông số kỹ thuật duy nhất không được đáp ứng bởi các chất bôi trơn truyền thống.

Một trong những loại chất tổng hợp linh hoạt nhất là chất bôi trơn polyalkylene glycol (PAG). PAG thường được gọi là chất bôi trơn máy nén, và việc sử dụng chúng trong công nghiệp đã tăng lên kể từ những năm 1980. Việc tăng các tiêu chuẩn hiệu suất trong thị trường ô tô và công nghiệp gắn kết các lĩnh vực này là những khu vực cho thấy sự tăng trưởng.

Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các hóa chất cơ bản tổng hợp chính và phân tích sâu về lợi ích và cách sử dụng của PAG.

Dầu nhớt tổng hợp

Có sáu loại cổ phiếu cơ sở chính được sử dụng trong việc phát triển các loại dầu nhờn tổng hợp, mỗi loại cung cấp một bộ đặc tính và ứng dụng độc đáo riêng.

Silicones được đánh giá là có tính biến động thấp, tính chất trơ trọi đối với hầu hết các chất ô nhiễm hóa học và tính ổn định nhiệt trong các ứng dụng nghiêm trọng, cũng như hiệu suất của chúng trong môi trường nhiệt độ thấp.

Những phẩm chất này làm cho chúng trở thành một ứng viên tuyệt vời để sử dụng như chất lỏng truyền nhiệt, các ứng dụng mỡ đặc biệt và chất lỏng phanh ô tô DOT Loại 5. Tuy nhiên, có hai hạn chế của silicones phải được xem xét cho các ứng dụng bôi trơn.

Đầu tiên, chúng không thể được sử dụng trong việc bôi trơn hình trụ của động cơ đốt trong vì sản phẩm phụ đốt là silicon dioxide.

Thứ hai, hiệu suất áp suất cực hạn chế, và các phụ gia áp suất cực thường không tương thích với chúng. Trong các ứng dụng thích hợp, tuổi thọ của chất lỏng và độ ổn định thủy phân của silic là vượt trội.

Diesters , hoặc este axit dibasic, được phát triển trong Thế chiến II và là sản phẩm phản ứng của rượu chuỗi dài và axit cacboxylic. Trong lịch sử, họ đã có hiệu quả như dầu nhờn máy nén qua lại do xu hướng coking thấp của họ ở nhiệt độ 400 ° F hoặc cao hơn. Họ cũng cung cấp khả năng thanh toán và tẩy rửa tuyệt vời. Sự xâm lược của diesters đối với chất đàn hồi, con dấu và ống đã hạn chế tính hữu ích của các chất lỏng. Các chất lỏng mới hơn, chẳng hạn như este polyol, đáp ứng nhu cầu của nhiều ứng dụng trước đây được lấp đầy bởi các diesters.

Các este polyol, hoặc các este poly Neopentyl, đã thay thế phần lớn các diesters trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi sự ổn định oxy hóa là rất quan trọng. Các ứng dụng phổ biến bao gồm việc sử dụng chúng làm chất bôi trơn trong động cơ máy bay, tua bin khí nhiệt độ cao, chất lỏng thủy lực và chất lỏng trao đổi nhiệt. Chúng cũng có thể được sử dụng như một loại vật liệu hỗn hợp với PAOs để tăng cường độ hòa tan phụ gia và giảm xu hướng PAOs để thu nhỏ và làm cứng các chất đàn hồi.

PAOs là các polyme hydrocacbon được sản xuất bởi oligomerization xúc tác của các olefin alpha tuyến tính như alpha-decene. Chúng được coi là chất bôi trơn hiệu suất cao và cung cấp chỉ số độ nhớt cao và độ ổn định thủy phân. PAOs được sử dụng phổ biến nhất, và thường rẻ hơn các chất bôi trơn tổng hợp khác. Chúng đã được sử dụng trong dầu động cơ ô tô chở khách, cũng như nhiều ứng dụng dầu nhờn công nghiệp.

Phosphate Esters được đánh giá cao trong các ứng dụng an toàn và khả năng chống cháy là những cân nhắc quan trọng, bao gồm chất lỏng thủy lực chống cháy và chất lỏng máy bay. Điểm chớp cháy cao và điểm lửa tăng cường khả năng chống cháy của chúng, và nhiệt độ cháy thấp của chúng làm cho chúng trở thành chất lỏng tự dập tắt tuyệt vời. Tuy nhiên, chúng có một số điểm yếu bao gồm độ ổn định thủy phân kém, có thể dẫn đến sự hình thành các phụ phẩm có tính axit mạnh. Phải cẩn thận khi sử dụng vì chúng cũng có thể phản ứng và làm suy giảm nhiều chất bịt kín và sơn thông thường.

PAG cung cấp chất bôi trơn chất lượng, chỉ số độ nhớt tự nhiên cao và ổn định nhiệt độ tốt. PAG chất lỏng cơ bản có sẵn trong cả hai hình thức tan trong nước và không hòa tan, và trong một loạt các lớp độ nhớt. Chúng cung cấp ít biến động trong các ứng dụng nhiệt độ cao và có thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao và thấp. Chúng thường được sử dụng như chất lỏng, chất lỏng kim loại, chất bôi trơn cấp thực phẩm và là chất bôi trơn trong thiết bị thủy lực và máy nén. Tuy nhiên, PAG tan trong nước không tương thích với dầu mỏ, và phải cẩn thận trong việc chuyển thiết bị từ dầu hydrocacbon sang PAG.

Sự phát triển của Polyalkylene Glycol

PAG là một trong những chất bôi trơn tổng hợp đầu tiên được phát triển và thương mại hóa. Chúng được tạo ra dưới sự ủy thác của Hải quân Hoa Kỳ để đối phó với các vụ cháy chất lỏng thủy lực trên các tàu do các cuộc đình công trong Thế chiến II. Năm 1942, và trong 30 năm tiếp theo, Hải quân bắt đầu sử dụng độc quyền các chất lỏng thủy lực nước glycol dựa trên PAG có khả năng chịu lửa và có thể hoạt động trên một phạm vi nhiệt độ rộng. Sau đó, PAG bắt đầu thấy sử dụng rộng rãi như chất bôi trơn dệt và làm chất xử lý trong xử lý nhiệt kim loại.

PAG được phân loại theo thành phần phần trăm trọng lượng của các đơn vị oxypropylen so với oxyetylen trong chuỗi polyme. PAG với 100 phần trăm nhóm oxypropylen là nước không hòa tan; trong khi những người có 50 đến 75 phần trăm trọng lượng oxyethylen hòa tan trong nước ở nhiệt độ môi trường xung quanh.

Mặc dù PAG từ lâu đã được sử dụng làm chất bôi trơn công nghiệp, công việc gần đây đã dẫn đến sự phát triển của dầu nhớt PAG để sử dụng trong các thiết bị trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Các sản phẩm này được gọi là chất bôi trơn được cấp thực phẩm.

Trong các ứng dụng này, chúng cung cấp độ bôi trơn tuyệt vời, tăng tính ổn định oxy hóa, chỉ số độ nhớt cao (180 đến 280) và các điểm đổ thấp. Chúng là một trong số ít các chất tổng hợp được xác định trong quy định phụ gia thực phẩm của FDA đối với các loại chất bôi trơn cấp thực phẩm, 21 CFR § 178.3570, để sử dụng trong máy móc công nghiệp khi tiếp xúc với thực phẩm có thể xảy ra.

Các ứng dụng và lợi ích của PAG

Do các đặc tính tạo nên dầu nhờn PAG, chúng phù hợp với một số ứng dụng công nghiệp và sản xuất. Độ hòa tan trong nước của chúng cho phép dễ dàng làm sạch thiết bị. Dầu nhớt PAG cung cấp chỉ số độ nhớt cao, và cắt ổn định.

PAG cũng được đánh giá là có độ biến động thấp trong các ứng dụng nhiệt độ cao và chống lại sự hình thành cặn và lắng đọng. Khả năng phân hủy sinh học của chúng khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng nhạy cảm với môi trường.

PAG được biết đến nhiều nhất là chất bôi trơn máy nén. PAG cũng là chất bôi trơn được lựa chọn trong khí thiên nhiên áp suất cao và nén ethylene, nơi độ ổn định độ nhớt của các chất bôi trơn gốc hydrocacbon bị ảnh hưởng bất lợi do khả năng hòa tan của khí trong chất lỏng.

Trong quá trình nén lạnh, các chất bôi trơn dạng PAG và polyol ester được sử dụng gần như độc quyền với thế hệ các chất làm lạnh HFC thân thiện với môi trường như R-134a và R-152a.

Hai OEM máy nén khí lớn nhất của Mỹ đã sử dụng dầu bôi trơn PAG như nhà máy tiêu chuẩn điền vào máy nén khí trục vít quay trong gần 20 năm. Gần đây, một OEM máy nén thứ ba đã bắt đầu cung cấp PAG như một chất lỏng tùy chọn.

Từ góc độ phòng thí nghiệm, điều kiện của chất lỏng PAG tương đối dễ theo dõi. Trong hầu hết các ứng dụng, khi kết thúc các phương pháp tiếp cận cuộc sống hữu ích, sự thay đổi đáng kể duy nhất là sự gia tăng số lượng axit (AN) từ quá trình oxy hóa chất lỏng.

Tùy thuộc vào gói phụ gia, PAG tươi thường có AN từ 0,1 đến 0,5 mg KOH / g. Mức tăng 1,0 từ đặc tả chất lỏng mới là một giới hạn lên án tốt.

Độ nhớt vẫn khá ổn định, ngay cả trong giai đoạn sau của tuổi thọ chất lỏng. Giới hạn nước có thể được đặt cao hơn cho PAG so với chất lỏng hydrocacbon vì chúng có khả năng chịu nước cao hơn các loại chất lỏng khác. Ngay cả một PAG "không tan trong nước" sẽ chịu đựng được 0,7% ô nhiễm nước trước khi cho phép nước tự do tồn tại trong chất lỏng.

PAG cũng hữu ích trong các thiết bị công nghiệp hoạt động quanh năm mà không có thay đổi theo mùa. Đặc tính truyền nhiệt vượt trội của chúng và ổn định nhiệt và oxy hóa làm cho chúng trở nên lý tưởng để sử dụng như chất lỏng truyền nhiệt trong các hệ thống thông gió mở và cho quá trình sản xuất chất dẻo, chất đàn hồi, ren hoặc các bộ phận được chế tạo. là quan trọng.

Sản xuất sợi dệt là một ngành khác có lợi từ việc sử dụng PAG. Các chất bôi trơn này không làm bẩn hoặc đổi màu, và dễ dàng loại bỏ trong quá trình cọ rửa. PAG cũng là chất bôi trơn được lựa chọn cho nhiều quy trình sợi có tốc độ cao, nhiệt độ cao, nơi sự ổn định cắt là một yêu cầu. Ngoài ra, chúng thường được sử dụng làm chất bôi trơn trong thiết bị sản xuất dệt như dầu bôi trơn áp suất cực cao.

Một sự nhấn mạnh mới về bảo tồn năng lượng đã làm tăng sự quan tâm đến các chất bôi trơn bánh răng tiết kiệm năng lượng. Ví dụ, nhu cầu cực đoan của bôi trơn bánh răng trong tua-bin gió đang được đáp ứng bởi PAGs.

Vận tốc thấp và tải trọng bề mặt cao trên các bánh răng trong các đơn vị này đã dẫn đến vấn đề micropitting với dầu hydrocacbon thông thường đã được khắc phục bằng chất lỏng dựa trên PAG. Trong các ứng dụng hộp số khác, đặc biệt là bánh răng sâu, hệ số ma sát thấp tự nhiên được tìm thấy trong chất lỏng PAG dẫn đến tiết kiệm năng lượng, nhiệt độ thấp hơn và tỷ lệ hao mòn thấp hơn.

Tính linh hoạt đáp ứng hiệu suất

Trong hơn 60 năm, chất bôi trơn tổng hợp đã cung cấp một thay thế khả thi cho các chất bôi trơn hydrocacbon truyền thống. Mỗi loại đều phục vụ các vai trò độc đáo, với PAG hoạt động trong cả môi trường nhiệt độ cao và thấp, ở những nơi có áp suất cực đoan và nơi độ tan trong nước được mong muốn.

Polyalkylene glycol có thể được thiết kế để tạo thành nhiều loại polyme. Thiết kế của polymer có thể được thiết kế phù hợp với ứng dụng chất bôi trơn để cung cấp, ví dụ, độ nhớt mong muốn, điểm đổ, độ hòa tan và các thuộc tính khác.

Tính linh hoạt này và các ứng dụng mà chúng được sử dụng cho thấy PAG chiếm khoảng 24% tổng thị trường dầu nhờn tổng hợp. Điểm đổ thấp, một loạt các độ nhớt, khả năng chống lại sự hình thành vecni, tăng khả năng thanh toán và một loạt các khả năng hòa tan tất cả thêm vào danh tiếng của dầu bôi trơn PAG như một chất bôi trơn tổng hợp hiệu suất cao trên thị trường.

Với việc tiếp tục nhấn mạnh vào các chất bôi trơn được chấp nhận trong môi trường trong ngành, những phẩm chất này sẽ tiếp tục đẩy PAG lên vị trí hàng đầu trong thị trường tổng hợp.