Tìm hiểu về công nghệ Esters tổng hợp

Giới thiệu

Trước đầu thế kỷ 19, chất bôi trơn chính là các ester tự nhiên có trong mỡ động vật như mỡ heo và mỡ cá voi, hoặc trong dầu thực vật như hạt cải dầu và dầu thầu dầu. Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, một loạt các loại dầu ester tổng hợp đã được phát triển, trong số đó các ester của rượu và axit mạch dài có tính chất chất bôi trơn tuyệt vời ở nhiệt độ thấp. Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, sự phát triển tiếp theo của các ester được gắn chặt với quá trình phát triển của tuabin khí hàng không. Neopolyol Ester được sử dụng vào đầu những năm 1960 nhờ có đặc tính bay hơi thấp, điểm chớp cháy cao và tính ổn định nhiệt tốt. Ester ngày nay được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm dầu động cơ ô tô và hàng hải, dầu máy nén khí, dầu thủy lực, dầu hộp số và các loại mỡ bò. Khả năng phân hủy sinh học vốn có của các phân tử ester mang lại nhiều lợi ích.

Các loại esters:

Đặc tính cơ bản của esters:

Ảnh hưởng trực tiếp của nhóm ester lên các tính chất vật lý của chất bôi trơn là làm giảm độ bay hơi và nâng cao điểm chớp cháy,các tính chất khác:

• Ổn định nhiệt
• Ổn định thủy phân
• Khả năng hòa tan
• Tăng tính bôi trơn
• Khả năng phân hủy sinh học

Tính chất hóa lý của ester trong ngành dầu nhớt:

Độ nhớt của chất bôi trơn ester, tăng độ nhớt bằng các tăng khối lượng phân tử:

• Tăng độ dài mạch carbon của acid
• Tăng độ dài mạch carbon của nhóm rượu
• Tăng số lượng nhóm ester trong mạch
• Tăng độ nhớt bằng cách tăng kích thước và mức độ phân nhánh của mạch carbon.
• Tăng số lượng nhóm chức mạch vòng trong mạch carbon
• Tối đa hóa các tương tác lương cực

Một nhược điểm của các chuỗi mạch dài là chúng dễ bị cắt mạch khi chịu ứng suất lớn khi làm việc.

Đặc tính lưu động: Chỉ số độ nhớt (VI) tăng lên bằng cách:

• Tăng chiều dài chuỗi acid
• Tăng chiều dài chuỗi rượu
• Tăng độ tuyến tính (độ thẳng của mạch) của phân tử.
• Không có nhiều nhóm chức mạch vòng ở mạch carbon
• Theo cấu trúc phân tử, (ví dụ: chỉ số độ nhớt polyol ester thấp hơn nhóm diester cùng mạch).

Điểm đông của ester có thể giảm bằng cách:

• Tăng độ phân nhánh mạch carbon
• Phân nhánh ở giữa mạch mang lại độ âm sâu hơn so với nhánh ở gần cuối mạch carbon
• Giảm độ dài của mạch acid
• Giảm tính đối xứng trong phân tử.

Ổn định nhiệt:

Liên kết ester đặc biệt bền, Este được tạo ra từ axit mạch thẳng thường có điểm chớp cháy cao hơn so với các este được tạo ra từ axit phân nhánh. Khối lượng phân tử tăng làm tăng điểm chớp cháy.

Tính ổn định thủy phân:Tính ổn định thủy phân của các este phụ thuộc vào hai tính chất chính:

• Độ ổn định cấu trúc phân tử.
• Cấu trúc không gian phân tử.

Khả năng hòa tan:

Khả năng tương thích với các chất phụ gia và chất bôi trơn khác, và cả khả năng tương thích với chất VI cải thiện chỉ số độ nhớt.

Khả năng phân hủy sinh học: Các đặc điểm cấu trúc chính làm chậm hoặc giảm sự phân hủy của vi sinh vật là:

• Vị trí và mức độ phân nhánh, làm giảm quá trình oxy hóa β,
• Mức độ mà quá trình thủy phân este bị ức chế,
• Mức độ bão hòa trong phân tử,
• Khối lượng phân tử của este tăng lên.

Ứng dụng

a. Dầu động cơ:

Hiện nay, các loại dầu động cơ ô tô hiện đại sử dụng dầu gốc công nghệ tổng hợp và tổng hợp hoàn toàn (polyalphaolefin (PAO) – các oligome olefin hydro hóa – các ester hữu cơ, ester polyol, hydrocacbon thơm alkyl hóa và polyglycol) ngày càng phổ biến vì chúng có những lợi thế về hiệu suất cao so với các loại dầu gốc khoáng thông thường như cải thiện khởi động ở nhiệt độ thấp, tiết kiệm nhiên liệu và giảm hao hụt dầu bôi trơn cùng với việc cải thiện độ sạch của động cơ, bảo vệ chống mài mòn và duy trì độ nhớt trong quá trình sử dụng. Trong đó hỗn hợp PAO/ester hữu cơ là hệ dầu gốc tổng hợp tạo ra dầu động cơ với đặc tính tuyệt vời nhất vì không mài mòn động cơ khi khởi động nguội vì khả năng lưu thông tức thời và hiệu quả của chúng, Ester cho độ lưu động cao ở nhiệt độ thấp và độ bay hơi cực thấp nên không làm mất hiệu quả bôi trơn khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao. Độ bay hơi thấp của chúng đặc biệt quan trọng vì xu hướng hướng tới dung tích dầu bôi trơn nhỏ hơn và khoảng thời gian thay dầu dài hơn.

b. Dầu động cơ 2 Thì: Các ester như ester C36 dimer và polyoleat có một số ưu điểm hơn dầu gốc khoáng như:

• Đặc tính đốt sạch của chúng giúp động cơ ít bám bẩn hơn với độ bám của vòng đệm giảm đáng kể và mức độ tích tụ cặn hạt thấp hơn trên các rãnh vòng, mép và lớp lót piston. Hiệu suất đánh lửa và tuổi thọ bu-gi cũng được nâng cao.
• Bản chất phân cực của chúng, các ester là chất bôi trơn hiệu quả hơn dầu khoáng – trong khi dầu khoáng có tỷ lệ pha loãng nhiên liệu – dầu là 50: 1, các Ester có thể được sử dụng ở 100: 1 và thậm chí 150: 1. Các hệ số pha loãng cao hơn giúp giảm lượng khí thải dầu, có lợi cho các ứng dụng nhạy cảm với môi trường như động cơ tàu biển và động cơ máy cưa.
• Khả năng bôi trơn nhiệt độ rất thấp ứng dụng cho động cơ 2 Thì trong xe trượt tuyết. Ester có điểm đông đặc thấp, xuống tới –56◦C, rất thích hợp cho các ứng dụng này.

• PAHs (polyaromatic hydrocarbons)) là chất gây ung thư sinh ra trong khí thải của động cơ hai sẽ giảm 25% khi thay thế dầu khoáng bằng ester cacboxylic. Ester cũng có thể được sử dụng để giảm mức độ khói thải ra từ động cơ.

c. Dầu máy nén lạnh:

Với môi chất lạnh chlorofluorocarbons, CFC, hiện đã bị loại bỏ dần do chúng hủy hoại tầng ozon với dầu bôi trơn gốc dầu khoáng naphthenic và parafinic truyền thống , Hiện tại môi chất lạnh được sử dụng hydrofluorocarbon (HFC) không thể sử dụng loại dầu gốc bôi trơn truyền thống nữa mà phải sử dụng polyol ester nhờ khả năng trộn lẫn với HFC (tương đồng độ phân cực).

d. Các ứng dụng khác nhờ ưu điểm đặc trưng của ester: dầu thủy lực không kẽm, dầu cắt gọt kim loại, dầu cho ngành hàng không, vũ trụ,…

Xu hướng tương lai

• Yêu cầu đối với chất bôi trơn hoạt động ở nhiệt độ cao hơn và khả năng bảo vệ từ lúc khởi động đã dẫn đến việc chuyển từ dầu gốc khoáng sang dầu gốc Ester.
• Các yêu cầu về chất lượng môi trường ngày càng tăng, Dầu gốc Ester đã được sử dụng để tạo ra các hợp chất có khả năng phân hủy sinh học cao, độc tính thấp và lượng khí thải động cơ rất thấp.

Chúng tôi hiện nay đang đi theo xu hướng tương lai của thế giới, tất cả sản phẩm dầu động cơ và các dầu công nghiệp của Mofast đều ứng dụng công nghệ ester hữu cơ biến tính ma sát tiên tiến nhất hiện nay, mang lại cho sản phẩm Mofast giảm ma sát tuyệt đối, an toàn với môi trường và người sử dụng, có tính bền nhiệt cao và chịu được áp lực lớn đảm bảo màng Ester bôi trơn liên tục và bền bỉ hơn nhiều lần so với các gốc giảm ma sát khác giúp động cơ và thiết bị hoạt động ổn định, mạnh mẽ và chống mài mòn tuyệt đối (bảo vệ tức thời khi khởi động và duy trì bảo vệ khi nhiệt độ cao).