엔진 오일의 세제 첨가제 이해: 개요

내용물

내연기관 오일용 세제란?

세제의 기능

산성 중화 능력

세제 능력

분산

가용화

주요세제 성능비교

윤활유용 세제의 종류.

술포네이트

알킬 페네이트 및 황화 알킬 페네이트

 

내연기관 오일용 세제란?

 

 

세제(내연 기관 오일용)는 엔진 부품을 청소하고 엔진 부품을 깨끗하게 유지하며 엔진 오일에 바람직하지 않은 고체 입자를 현탁시키는 데 도움이 되는 화학 물질입니다. 세제는 산중화, 세제, 분산, 가용화의 4가지 기능을 가지고 있습니다.

엔진 오일 제제에서 대부분의 세제는 알칼리 금속 비누를 사용하여 산화 또는 연소 중에 생성된 유기산 또는 무기산을 중화합니다.

세제는 일반적으로분산제그리고ZDDP내연 기관 오일에 주로 사용됩니다.

 

• 1943년 미국은 지용성 지방산이나 나프텐산과 같은 유기 카르복실산 금속 비누를 첨가한 디젤 엔진 오일이 피스톤 링 홈의 탄소 침전물 증가 문제를 해결할 수 있다는 것을 발견했습니다. 지용성 금속비누는 수용성비누와 유사한 세척력을 가지고 있습니다.
• 세제에 대한 연구는금속 비누, 지방산 및 나프텐산 비누로 인기를 얻었습니다. 대부분의 지방산 금속염과 나프텐산 금속염도 윤활유의 산화 촉매이기 때문에 윤활유 산업의 발달과 함께 술포네이트, 페네이트, 인산염으로 대체되었다.
• 최신 윤활유 첨가제에서 가장 널리 사용되는 세제는 다음과 같습니다.설폰산염, 황화 알킬페네이트, 포스포노티올레이트, 알킬살리실레이트및 나프텐산염. 다섯 가지 유형의 세제는 처음에 중성염을 사용합니다.
• 1940년대 후반과 1950년대 초반에 고출력 과급 디젤 엔진의 증가와 유황 함유 연료의 증가, 세제의 중화에 대한 이해가 높아지면서 사람들은 발전하기 시작했습니다.기본 세제그리고염기성 세제.
• 1950년대 후반에 기본 값이 250 mg KOH/g인 세제 제품이 개발되었습니다.
• 현재 현대 윤활유 첨가제의 대부분은 고염기 제품의 양을 차지하며 기본 값은 400~500mgKOH/g까지 도달할 수 있습니다. 세제의 75% 이상이 가솔린 엔진 오일과 디젤 엔진 오일에 사용됩니다. 자동차 엔진 오일의 세제 사용량은 3~15%에 달할 수 있으며 선박용 엔진 오일의 함량은 훨씬 더 높을 것입니다. 해양 실린더 오일(TBN 100)에는 최대 30%의 첨가제가 포함되어 있으며 이러한 첨가제의 대부분은 세제입니다.

 

 

세제의 기능

 

산성 중화 능력
대부분의 세제에는 기본 값이 있고 일부는 높은 기본 값을 가지고 있습니다.총 염기가(TBN), TBN은 산을 중화시키는 능력을 나타냅니다.. 다른 금속염은 다른 산 중화 능력을 가지고 있습니다.

알칼리성 설폰산염과 인산염계 세제는 강산성 강알칼리염으로 세제의 과알칼리성 부분인 탄산염과 수산화물만이 산성을 중화시킬 수 있는 반면, 중성인 설포네이트와 인산염은 비누로서 산을 중화시키는 능력이 없다. . 그러나 염기성 카복실레이트, 살리실레이트 및 페네이트는 강염기-약산 염이므로 루이스 염기가 됩니다. 과알칼리성 부분은 중화 능력이 있을 뿐만 아니라 비누도 산을 중화시키는 능력이 있습니다.

염기성이 높은 세제는 일반적으로 탄산염(CaCO₃, 바코₃, MgCO₃, 나₂CO₃, 리₂CO₃등) 및 금속 수산화물[Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Mg(OH)₂, NaOH, LiOH] 및 기타 초입자 상태 콜로이드는 중성 금속 기반 세제에 분산됩니다.

알칼리 매장량이 높은 과염기성 세제는 윤활유와 연료유의 산화 유래 산을 지속적으로 중화하여 더 이상의 산화 응축을 방지하여 엔진의 수지 침전물을 줄일 수 있습니다. 동시에 황 함유 연료의 연소 후 생성된 황산화물을 중화하여 윤활유를 설폰화하는 것을 방지할 수 있습니다.

또한 가솔린 연소 후 생성되는 카르복실산, 황산, 질산 등을 중화시켜 더 이상 탄화수소에 작용하는 것을 방지할 수 있습니다.

이러한 무기산과 유기산의 중화로 인해 이러한 산성 물질이 엔진의 금속 부분에 부식되는 것을 방지하는데, 이는 고유황 연료를 사용하는 디젤 엔진 오일과 선박용 오일에 특히 중요합니다.

 

세제 능력

세제는 오일에 있는 미셀 형태이며 바람직하지 않은 수지 필름과 탄소 퇴적물에 강력하게 흡착됩니다. 피스톤에 부착된 수지막과 탄소 침전물을 씻어내어 오일에 분산시킬 수 있습니다.

일반적으로 분산 특성이 강할수록 특성이 강해집니다.

 

분산

세제는 생성된 콜로이드, 탄소 입자 등의 작은 고체 입자를 오일에 흡수하여 분산시켜 뭉쳐 큰 입자가 되어 실린더에 달라붙거나 슬러지에 침전되는 것을 방지할 수 있습니다.

 

가용화

가용화는 원래 기름에 녹지 않는 액체 용질이 소량의 계면활성제 첨가로 인해 용해되는 현상이다.

세제는 미셀 형태로 오일에 분산되어 있는 일부 계면활성제로, 수산기 및 카르보닐기를 함유한 산소 함유 화합물, 니트로 함유 화합물, 슬러지, 그을음 및 물을 용해할 수 있습니다. 이러한 물질은 도막을 형성하는 중간체입니다. 그들은 미셀의 중심에 용해되고 미셀을 형성하는 첨가제 분자로 둘러싸여 추가 산화 및 응축을 방지하고 페인트 필름 및 탄소 침전물의 형성을 감소시킵니다. 실제로, 세제에 의한 침전물 전구체의 가용화, 즉 이러한 고반응성 관능기를 덜 활성화하여 침전물로의 변형을 방지하는 능력은 많은 무회분 분산제보다 훨씬 덜 가용화됩니다.

 

기본적으로 세제는친유성 그룹, 극성 그룹 및 친수성 그룹.다음 표와 같이:

 

안건	친유성 그룹	폴라 그룹	친수성 그룹	분자 구조
술포네이트	알킬아릴	술폰산 그룹	Ca, Mg, Ba, Na
알킬페놀 및 황화 알킬페네이트	알킬아릴	페놀 수산기	까, 바
알킬 살리실레이트	알킬아릴	살리실산염	칼슘, 마그네슘, 바
티오포스페이트	폴리이소부틸렌 n=17-20	포스포로티오에이트 또는 인산	까, 바

 

주요 세제 및 분산제의 세제 및 분산 성능

윤활유 첨가제	가용화 능력		분산 능력			세제 능력
	솔리드/퍼센트	피루브산/(mmol/kg)	유기산 분해물/%	아스팔트/퍼센트	카본 블랙/퍼센트	카본 블랙 흡착 방지/퍼센트	흡착된 카본 블랙/퍼센트 청소	전기장/퍼센트 하에서 카본 블랙 흡착 방지
칼슘 알킬 살리실레이트	0-3	37	——	30-60	10	10	2-4	90-100
알킬페네이트	3.6	32	30-70	30-50	20-30	——	3	90
티오인산바륨	——	346	——	——	40	——	——	90
칼슘 알킬 페놀 황화물	——	24	——	——	38	——	——	50
술폰산마그네슘	——	——	70	——	90	——	——	20
설폰산칼슘	6-10	20	60-100	70-90	100	34	6	10
석신이미드	8-20	360	——	80-100	100	85	53	0

 

 

주요세제 성능비교

안건	분산	산성 중화	가용화	방청	항산화
중성, 염기 설포네이트	가운데	가운데	가운데	예	아니요
하이 베이스 설포네이트	가운데	높은	가운데	예	아니요
중성, 베이스 페네이트	낮은	가운데	낮은	아니요	예
하이 베이스 알킬 페네이트	낮은	높은	낮은	아니요	예
알킬살리실레이트	낮은	가운데	낮은	아니요	예
티오포스페이트	가운데	가운데	가운데	아니요	예

 

윤활유용 세제의 종류.

 

원료 공급원에 따라 설포네이트 세제는 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

• 석유 설포네이트;
• 합성 설포네이트.

 

염기 번호에 따라 설포네이트는 다음과 같이 나뉩니다.

• 중성 설포네이트;
• 중간 염기가 설포네이트;
• 높은 염기가의 설포네이트;
• 초고염기수 설포네이트.

 

금속의 종류에 따라:

• 설폰산칼슘;
• 황산마그네슘;
• 설폰산나트륨;
• 및 리튬 설포네이트.

 

술포네이트

 

설폰산칼슘가장 많이 사용되는 sulfonate 세제입니다.

 

회분 함량이 낮기 때문에황산마그네슘, 저 회분 윤활유의 요구 사항을 충족하고 방청성이 우수합니다. 주로 고급 가솔린 엔진오일에 사용되며 MS Ⅱ D 방청 시험에 비교적 합격하기 쉽습니다.

 

바륨염은 중금속이고 독성이 있기 때문에 그 사용은 점점 줄어들고 있으며,술폰산 바륨윤활유 세제로 거의 완전히 제거됩니다. 그러나 Barium Sulfonate는 다양한 금속에 대한 방청 성능이 우수하여 방청제로 사용하기에 적합합니다.방청 첨가제.

 

과염기성 칼슘 설포네이트는 탄산칼슘(CaCO3,)의 형태로 마이셀에 과잉 염기를 분산시켜 과염기성 설포네이트를 형성함으로써 형성된다. 탄산칼슘으로서 분산된 칼슘염(m) 대 설포네이트의 칼슘염(n)의 비율은 30:1을 초과한다.

 

중성 또는 저 염기성 설포네이트는 그을음 및 기타 물질에 대한 분산 효과가 더 좋으며, 과염기성 설포네이트는 중화 능력과 고온 세정력이 더 좋습니다.
Sulfonate는 철 금속 표면에 단단히 흡착되어 불침투성 보호막을 형성하여좋은 방청 성능.

설포네이트는 살리실레이트 및 페네이트에 비해 가용화 및 분산성 면에서 살리실레이트 및 페네이트보다 우수하지만, 가혹한 고온 조건 하에서 중화 속도 및 세정력은 살리실레이트 및 페네이트보다 떨어진다.
특히, 모든설포네이트 첨가제는 항산화 및 부식 방지 특성이 좋지 않습니다., 그리고고염기성 설포네이트 첨가제는 산화를 촉진합니다..
항산화의 부족을 보완하기 위해 최신 엔진 오일에 서로 다른 고염기 및 저염기 설포네이트를 배합하는 것 외에도 설포네이트를 황화 알킬염, 분산제, 항산화제 및 항산화제와 함께 사용하는 것이 더 중요합니다. - 부식 첨가제.

일반적으로 술포네이트는우수한 고온 세정력, 강력한 중화 능력,좋은 녹 저항, 그리고약간의 분산성. 그 원료는 구하기 쉽고 가격도 싸다. 다양한 내연 기관 오일을 준비하기 위해 다른 첨가제와 혼합될 수 있습니다. 해양 실린더 및 엔진 오일에도 사용됩니다.

 

알킬 페네이트 및 황화 알킬 페네이트

 

알킬펜플트 세제는 1930년대 후반 등장한 엔진오일 세제 중 하나다. 처음부터 이러한 유형의 첨가제는 황화 알킬페네이트, 포름알데히드 축합 알킬페네이트, 아민 포름알데히드 축합 알킬 페네이트와 같은 다양한 유도체로 빠르게 만들어졌습니다.

1950년대 이후 각종 고출력 디젤엔진의 개발과 고유황 연료의 적용으로 피스톤의 탄소 침전물 증가와 실린더 라이너의 부식 및 마모 문제를 효과적으로 해결하기 위해 알킬페놀 세제는 점차적으로 TBN 200~250의 하이베이스 제품.

가장 일반적으로 사용되는 알킬페놀염은 칼슘염과 마그네슘염이며, 가장 일반적으로 사용되는 것은 칼슘염이다.
그러나 순수한 알킬페네이트는 성능이 좋지 않고 금속화하여 고염기성 제품을 생산하기 어렵기 때문에 Sulfurized Salt Alkyl Phenate와 알킬페네이트가 거의 동시에 등장하여 오늘날 세계에서 가장 널리 사용되고 있다. 그것은 광범위한 종류를 가지고 있으며 그 소비는 술포네이트 다음으로 두 번째이며 알칼리성 페네이트는 윤활유 세제 첨가제 시장의 1/3을 차지합니다.

 

염기 번호에 따르면 황화 알킬 페네이트에는 다음이 포함됩니다.

 

 

• 저염기 황화 알킬 페네이트(TBN100);
• 중염기 황화 알킬 페네이트(TBN150);
• 고염기 황화 알키페네이트(TBN250);
• 초고염기성 황화알킬페네이트칼슘(TBN300).

 

 

황화된 페네이트의 특성:

 

• 황화된 알킬페네이트는 오일 매질에서 해리되기 쉽기 때문에 특히좋은 중화 능력그리고우수한 항산화 및 부식 방지속성.

• 황화 알킬페네이트는 특히우수한 고온 세정력, 과급 디젤 엔진 오일의 톱 링 그루브에 있는 탄소 퇴적물을 억제하는데 특히 효과적입니다. 과급 디젤 엔진 오일의 필수 첨가제 중 하나입니다.

• 황화 알킬페네이트는 다양한 등급의 내연 기관 오일에 널리 사용됩니다.좋은 알칼리 유지 및 수분 분리 능력, 여전히 해양 윤활유의 주요 첨가제 중 하나입니다.

 

Phenate 세제와 Sulfonate 세제의 차이점:

 

고 염기성 설포네이트 및 고 염기성 알킬 페네이트 모두 우수한산성 중화 능력.

고 염기성 설포네이트는 윤활유의 항산화 성능을 감소시킬 수 있습니다. 그러나 높은 염기성 알킬 페네이트는 항산화 특성을 가지고 있습니다.

 

황화 알킬페네이트는 다른 세제, 분산제, ZDDP와 혼합되며 탄소 침전물을 줄이기 위해 다양한 내연 기관 오일, 특히 과급 디젤 엔진 오일에 널리 사용됩니다. 알카리성을 잘 유지하고 선박용 실린더유에 잘 사용되어 서구권에서 대규모로 개발되어 현재 가장 중요한 윤활유 첨가제 중의 하나가 되었다.