Улучшитель устойчивости к сдвигу и индекса вязкости в смазке.

Стойкость к сдвигуспособность полимера сопротивляться напряжению сдвига, что является важнейшей характеристикойУлучшители индекса вязкости. Когда присадка для улучшения индекса вязкости имеет плохую устойчивость к сдвигу, основная цепь полимера разрывается под действием напряжения сдвига, что приводит к падению вязкости. В результате смешанное смазочное масло не может поддерживать свой первоначальный класс вязкости, что вызывает повышенный износ и расход топлива.

Устойчивость к сдвигу связана со степенью полимеризации (относительная молекулярная масса), степенью дисперсии (относительная молекулярная масса) и гидродинамикой полимера в растворе для присадок, улучшающих индекс вязкости.

Чем длиннее полимерная цепь (чем больше относительная молекулярная масса) и чем больше дисперсия, тем легче она разорвется, что приведет к снижению устойчивости к сдвигу.

И наоборот, чем меньше относительная молекулярная масса полимера, тем лучше устойчивость к сдвигу, но скорость обработки будет выше, что отрицательно сказывается на чистоте. Следовательно, необходимо только добиться требуемой устойчивости к сдвигу, а не слепо гнаться за минимально возможной устойчивостью к сдвигу.

 

Как выразить устойчивость к сдвигу?

 

Минеральное базовое масло представляет собой ньютоновскую жидкость, вязкость которой никак не связана со скоростью сдвига. Смазочное масло (всесезонное масло) с добавлением присадки, улучшающей индекс вязкости, изменяет свойства текучести базового масла и становится неньютоновской жидкостью. Вязкость изменяется с увеличением или уменьшением скорости сдвига.

Под действием напряжения сдвига вязкость всесезонной нефти будет уменьшаться, что выражается скоростью снижения вязкости или скоростью потери вязкости (Индекс устойчивости к сдвигу, SSI).

Когда полимер подвергается воздействию высокой скорости сдвига, происходит временная потеря вязкости. В это время скорость сдвига обычно составляет около 10⁴s^-1, а его молекулы будут течь вдоль осевого направления и станут упорядоченными. Форма полимера меняется со сферической линии. Агломераты превращаются в удлиненные структуры, занимающие меньший гидродинамический объем, что приводит к снижению вязкости. Эта потеря вязкости является обратимой и может быть восстановлена ​​после исчезновения напряжения сдвига, поэтому эта потеря вязкости является временной и выражается формулойВременный индекс устойчивости к сдвигу (ТССИ).

По мере дальнейшего увеличения скорости сдвига все больше и больше молекул деформируются, что приводит к большей потере вязкости, пока не будет достигнута максимальная величина деформации. Когда скорость сдвига превышает 10⁶s^-1В дополнение к временной потере вязкости существует также необратимая потеря вязкости, вызванная разрывом полимерной цепи, которая называется постоянной потерей вязкости. Показатель стойкости к постоянному сдвигу (Индекс устойчивости к постоянному сдвигу, PSSI) представляет собой. Разрыв цепи полимера обычно происходит в середине цепи, где углерод-углеродная связь расщепляется с образованием двух молекул меньшего размера.

Чем больше молекулярная масса полимера, тем легче он деформируется и механически разрушается. Однако, когда относительная молекулярная масса полимера достаточно мала, не происходит даже постоянной потери вязкости, и обычно нелегко вызвать дальнейшее разложение, поэтому процесс разложения является самоограничивающимся.

Скорость сдвига каждой части двигателя разная, и временная потеря вязкости тоже разная. Шестерня, подшипник, поршень и стенка цилиндра являются самыми большими, и временная потеря вязкости также велика, поэтому легко вызвать износ и истирание этих деталей.

 

Скорость сдвига в бензиновом моторном масле

Скорость сдвига		Детали двигателя	Влияние
A	103/s~104/s	Заднее поршневое кольцо, шток клапана, вход насоса	Расход топлива, низкотемпературная текучесть
B	105/s~106/s	Подшипники скольжения, поршни, стенки цилиндров	Износ подшипников, истирание, горячий пуск
C	106/s-1~108/s	Шестерни, кулачки, толкатели	носить

 

Потеря вязкости измеряется по кинематической вязкости (KV) до и после сдвига. Устойчивость к постоянному сдвигу чаще определяется индексом устойчивости к постоянному сдвигу (PSSI) или просто SSI в соответствии со стандартом ASTM D6022 следующим образом:

 

ПССИ=ССИ=（V₀-V_S）/(V₀-V_b)*100

 

V_o= вязкость нерасщепленной нефти

V_s= вязкость масла после сдвига

V_b= вязкость базовой жидкости (без полимера)

 

Существует три широко используемых метода измерения устойчивости к сдвигу.

 

● Метод дизельной форсунки

● Ультразвуковой метод

● Метод L-38 (степень сдвига измеряется после работы двигателя L-38 в течение 10 часов)

 

Жесткость этих трех методов очень различна. В спецификациях моторного масла внутреннего сгорания в США, Европе и Китае используется метод L-38, метод дизельных форсунок и ультразвуковой метод соответственно. Все три метода требуют, чтобы вязкость после сдвига все еще оставалась в пределах диапазона вязкости, указанного для данного сорта нефти.

 

Сравнение SSIсополимер этилена и пропилена (ОСП) VIIпри разных методах испытаний.

 

ЭЛЕМЕНТ	SSI процент
	Дизельный инжектор	Звуковой сдвиг	L-38 Проверка двигателя
Сополимеры этилена и пропилена обычно используются в США и Китае.	48.5	38	20~22
Обычно используемые сополимеры этилена и пропилена, соответствующие европейским спецификациям.	28.3	21.7	12

 

В приведенной выше таблице показано, что значение SSI сополимеров этилена и пропилена, обычно используемых в США и Китае, составляет около 50 процентов для дизельных форсунок, около 40 процентов для Sonic Shear и около 20 процентов для двигателей L-38. Тест.

Значение SSI для сополимеров этилена и пропилена, обычно используемых в соответствии с европейскими спецификациями, составляет около 30 процентов по методу дизельных форсунок, около 22 процентов по методу звукового сдвига и около 12 процентов по результатам испытаний двигателя L-38.

Обратите внимание, что значение SSI зависит от конкретного устройства сдвига, используемого для измерения устойчивости к сдвигу.

 

Требования к устойчивости к сдвигу различных смазочных масел:

 

Бензиновое моторное масло<  Diesel Engine Oil  <   Automatic Transmission Fluid (ATF)  <   Hydraulic Oil  <   Gear Oil.

 

Различные смазочные масла имеют соответствующие методы испытаний на устойчивость к сдвигу, отвечающие их требованиям.Методы испытанийявляются:

Смазка картера: метод звукового сдвига (5 и 10 минут), 3200 км (2000 миль), испытание на сдвиг на дороге, метод L-38, метод дизельного инжектора, тест Peugeot 204.

Жидкость для автоматических трансмиссий и гидравлическое масло: Dexron ATF, HETC T-13, 10,000 циклов, испытание насоса гидроусилителя рулевого управления Chrysler, 4 часа × 93,3 градуса (условия испытаний включают 4137 кПа × 1700 об/мин и 2758 кПа × 1800 об/мин). /мин).

Трансмиссионное масло: ALI Оценочный тест переменной жесткости - Определение устойчивости к сдвигу (AL I Оценочный тест переменной жесткости - Определение устойчивости к сдвигу) 93,3 градуса × 120 часов.

 

SSI определяется различными методами испытаний на сдвиг

Типы смазочных материалов	Картерное масло			АТФ	Гидравлическое масло	Трансмиссионное масло
Метод испытания	Звуковой сдвиг①	L-38,10h	Дизельный инжектор②	Дексрон АТФ③10000 циклов	Тест насоса④	АЛИВССТ⑤
акрилоид 702⑥	30	20	45	49	52	89
акрилоид 955⑦	23	12	36	43	45	--
акрилоид 1017⑧	0	0	0.5	0	1	15~20

 

① ASTM D-2603, мин. 5 мин.

② DIN-51382: Дизельный инжектор: 10 Вт-30/10 Вт-40.

③ Dexron ATF, HETC T-13, 10000 циклов.

④ Испытание насоса гидроусилителя руля Chrysler, 4 ч × 93. 3 степени, нагрузка 2758кПа, 1800р/мин.

⑤ Испытание на переменную жесткость по шкале ALI – определение устойчивости к сдвигу, 93,3 градуса × 120 ч.

⑥ Acryloid 702: PMA с эффектом понижения температуры застывания, подходит для бензиновых моторных масел.

⑦ Acryloid 955: MA с эффектом снижения температуры застывания и диспергирования, подходит для бензиновых и дизельных моторных масел.

⑧ Acryloid 1017: PMA, подходит для жидкостей для автоматических трансмиссий, гидравлических масел и универсальных трансмиссионных масел.

 

Метод испытания KRL на устойчивость к сдвигубыл признан в индустрии смазочных материалов как точный метод испытаний на сдвиг для прогнозирования потери вязкости смазочного масла в реальных условиях эксплуатации и стал важным инструментом оценки при разработке современных смазочных масел.