Mejorador del índice de viscosidad y estabilidad al cizallamiento en lubricantes.

Estabilidad al cortees la capacidad de un polímero para resistir el esfuerzo cortante, que es un rendimiento crucial deMejoradores del índice de viscosidad. Cuando un mejorador del índice de viscosidad tiene poca estabilidad al corte, la cadena principal del polímero se romperá bajo la acción del esfuerzo cortante, lo que provocará una caída de la viscosidad. Como resultado, el aceite lubricante mezclado no puede mantener su grado de viscosidad original, lo que provoca un mayor desgaste y consumo de combustible.

La estabilidad al cizallamiento está relacionada con el grado de polimerización (peso molecular relativo), el grado de dispersión (distribución del peso molecular relativo) y la hidrodinámica del polímero en solución para mejorar el índice de viscosidad.

Cuanto más larga sea la cadena del polímero (mayor el peso molecular relativo) y cuanto mayor sea la dispersión, más fácilmente se romperá, lo que dará como resultado una menor estabilidad al cizallamiento.

Por el contrario, cuanto menor sea el peso molecular relativo del polímero, mejor será la estabilidad al cizallamiento, pero la tasa de tratamiento será mayor, lo que es perjudicial para la limpieza. Por lo tanto, solo es necesario lograr la estabilidad a cortante requerida, en lugar de buscar ciegamente la menor estabilidad a cortante posible.

 

¿Cómo expresar la estabilidad al corte?

 

El aceite base mineral es un fluido newtoniano cuya viscosidad no tiene nada que ver con la velocidad de corte. El aceite lubricante (aceite multigrado) agregado con un mejorador del índice de viscosidad cambia las propiedades de flujo del aceite base y se convierte en un fluido no newtoniano. La viscosidad cambia con el aumento o la disminución de la velocidad de corte.

Bajo la acción del esfuerzo cortante, la viscosidad del aceite multigrado disminuirá, lo que se expresa por la tasa de disminución de la viscosidad o la tasa de pérdida de la viscosidad (Índice de estabilidad al corte, SSI).

Cuando el polímero se somete a una alta velocidad de cizallamiento, se producirá una pérdida de viscosidad temporal. En este momento, la tasa de corte suele ser de alrededor de 10⁴s^-1, y sus moléculas fluirán a lo largo de la dirección axial y se volverán ordenadas. La forma del polímero cambia de una línea esférica. Los aglomerados cambian a estructuras alargadas que ocupan menos volumen hidrodinámico, lo que resulta en una disminución de la viscosidad. Esta pérdida de viscosidad es reversible y puede recuperarse una vez que desaparece el esfuerzo cortante, por lo que esta pérdida de viscosidad es temporal, expresada porÍndice de estabilidad temporal al corte (TSSI).

A medida que aumenta aún más la velocidad de cizallamiento, se deforman más y más moléculas, lo que da como resultado una mayor pérdida de viscosidad, hasta que se alcanza la cantidad máxima de deformación. Cuando la velocidad de cizallamiento supera los 10⁶s^-1, además de la pérdida de viscosidad temporal, también hay una pérdida de viscosidad irreversible causada por la escisión de la cadena de polímero, que se denomina pérdida de viscosidad permanente. El índice de estabilidad permanente al cortante (Índice de estabilidad al corte permanente, PSSI) representa. La escisión de la cadena del polímero generalmente ocurre en el medio de la cadena, donde el enlace carbono-carbono se divide para generar dos moléculas más pequeñas.

Cuanto mayor sea el peso molecular del polímero, más fácil será deformarlo y degradarlo mecánicamente. Sin embargo, cuando el peso molecular relativo del polímero es lo suficientemente pequeño, ni siquiera se producirá una pérdida de viscosidad permanente y, por lo general, no es fácil provocar una mayor degradación, por lo que el proceso de degradación es autolimitante.

La tasa de corte de cada parte del motor es diferente, y la Pérdida de Viscosidad Temporal también es diferente. El engranaje, el cojinete, el pistón y la pared del cilindro son los más grandes, y la pérdida de viscosidad temporal también es grande, por lo que es fácil causar desgaste y abrasión en estas piezas.

 

Tasa de corte en aceite de motor de gasolina

Tasa de corte		Partes del motor	Influencia
A	103/s~104/s	Anillo de pistón trasero, vástago de válvula, entrada de bomba	Consumo de combustible, fluidez a baja temperatura
B	105/s~106/s	Cojinetes, pistones, paredes de cilindros	Desgaste de cojinetes, excoriación, arranques en caliente
C	106/s-1~108/s	Engranajes, levas, taqués	tener puesto

 

La pérdida de viscosidad se mide por Viscosidad cinemática (KV) antes y después del cizallamiento. La estabilidad al corte permanente se define más comúnmente por el índice de estabilidad al corte permanente (PSSI) o simplemente SSI, de acuerdo con la norma ASTM D6022 de la siguiente manera:

 

PSSI=SSI=（V₀-V_S）/(V₀-V_b)*100

 

V_o= viscosidad del aceite sin cizallar

V_s= viscosidad del aceite cortado

V_b= viscosidad del fluido base (sin polímero)

 

Hay tres métodos comúnmente utilizados para medir la estabilidad al corte.

 

● Método de boquilla diésel

● método ultrasónico

● Método L-38 (el grado de cizallamiento se mide después de que el motor L-38 funcione durante 10 horas)

 

La dureza de los tres métodos es muy diferente. Las especificaciones del aceite de motor de combustión interna en los Estados Unidos, Europa y China utilizan el método L-38, el método de boquilla diésel y el método ultrasónico, respectivamente. Los tres métodos requieren que la viscosidad después del cizallamiento permanezca dentro del rango de viscosidad especificado para este grado de aceite.

 

Comparación de SSI decopolímero de etileno-propileno (OCP) VIIbajo diferentes métodos de prueba.

 

ARTÍCULO	porcentaje de SSI
	inyector diesel	Cizalla sónica	Prueba de motor L-38
Los copolímeros de etileno-propileno se usan comúnmente en los Estados Unidos y China.	48.5	38	20~22
Copolímeros de etileno-propileno de uso común que cumplen con las especificaciones europeas	28.3	21.7	12

 

La tabla anterior muestra que el valor de SSI de los copolímeros de etileno-propileno comúnmente utilizados en los Estados Unidos y China es de alrededor del 50 por ciento por el inyector diesel, alrededor del 40 por ciento por cizalla sónica y alrededor del 20 por ciento en el motor L-38 Prueba.

El valor de SSI de los copolímeros de etileno-propileno comúnmente utilizados de acuerdo con las especificaciones europeas es de alrededor del 30 por ciento por el método de inyector diesel, alrededor del 22 por ciento por cizalla sónica y alrededor del 12 por ciento por prueba de motor L-38.

Tenga en cuenta que el valor de SSI depende del dispositivo de corte en particular utilizado para medir la estabilidad al corte.

 

Requisitos para la estabilidad al corte de varios aceites lubricantes:

 

Aceite de motor de gasolina<  Diesel Engine Oil  <   Automatic Transmission Fluid (ATF)  <   Hydraulic Oil  <   Gear Oil.

 

Varios productos de aceite lubricante tienen métodos de prueba de estabilidad al corte correspondientes para cumplir con sus requisitos.Métodos de pruebason:

Lubricante del cárter: método de cizallamiento sónico (tanto 5 min como 10 min), prueba de cizallamiento en carretera de 3200 km (2000 millas), método L-38, método de inyector diésel, prueba Peugeot 204.

Líquido de transmisión automática y aceite hidráulico: Dexron ATF, HETC T-13, 10,000 ciclos, Prueba de bomba de dirección asistida Chrysler, 4h×93.3 grados (las condiciones de prueba incluyen 4137kPa×1700r /min y 2758kPa×1800r /min).

Aceite para engranajes: Prueba de puntuación de gravedad variable ALI - Determinación de estabilidad de cizallamiento (Prueba de puntuación de gravedad variable AL I - Prueba de determinación de estabilidad de cizalla) 93,3 grados × 120 h.

 

SSI determinado por varios métodos de prueba de corte

Tipos de lubricantes	Aceite de cárter			ATF	Aceite hidráulico	Aceite para engranajes
Método de prueba	Cizalla sónica①	L-38,10h	inyector diesel②	Dexron ATF③10000 ciclo	Prueba de bomba④	ALIVSST⑤
Acriloide 702⑥	30	20	45	49	52	89
Acriloide 955⑦	23	12	36	43	45	--
Acriloide 1017⑧	0	0	0.5	0	1	15~20

 

① ASTM D-2603, Mín. 5 min.

② DIN-51382: Inyector diésel: 10W-30/10W-40.

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

④ Prueba de bomba de dirección asistida Chrysler, 4h×93. 3 grados, Carga 2758kPa, 1800r/min.

⑤ Determinación de estabilidad de cizallamiento de prueba de puntuación de gravedad variable ALI, 93. 3 grados × 120 h.

⑥ Acryloid 702: PMA con efecto depresor del punto de fluidez, adecuado para aceite de motor de gasolina.

⑦ Acryloid 955: MA con efecto depresor y dispersante del punto de fluidez, apto para aceite de motor de gasolina y diésel

⑧ Acryloid 1017: PMA, adecuado para fluidos de transmisión automática, aceite hidráulico y aceite multigrado para engranajes.

 

Método de prueba de estabilidad al corte KRLha sido reconocido en la industria de los lubricantes como un método de prueba de corte preciso para predecir la pérdida de viscosidad del aceite lubricante en condiciones operativas reales y se ha convertido en una importante herramienta de evaluación en el desarrollo de productos de aceite lubricante modernos.