tiểu luận phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

HVTH: Quách Thị Mộng Huyền
GVHD: TS.Nguyễn Hữu Lương
1












Tiểu luận
Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

HVTH: Quách Thị Mộng Huyền
GVHD: TS.Nguyễn Hữu Lương
2



Mục lục:
1. Tổng quan về dầu nhờn 2
2. Tính chất của dầu nhờn 2
a. Thành phần của dầu nhờn 2
b. Cách phân loại dầu nhờn 7
c. Các loại phụ gia dầu nhờn 9
3. Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn 12
a. Tính chất 12
b. Các dạng phụ gia hạ điểm đông chủ yếu 13
c. Cơ chế tác dụng 13
4. khảo sát và kết quả thử nghiệm một số loại phụ gia hạ điểm đông 22
tổng kết 24
nguồn tham khảo 25
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
3
1. Tổng quan về dầu nhờn:

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền giao thông vận tải, việc bảo vệ
động cơ xe là vô cùng quan trọng. Do đó các ngành công nghiệp hỗ trợ
trong đó có mảng dầu nhờn ngày càng đóng vai trò cần thiết.
Trong động cơ, dầu nhờn có nhiều tác dụng như giảm ma sát giữa hai bộ
phận tiếp xúc trực tiếp với nhau, giải nhiệt làm mát, làm kín, chống ăn mòn.
Tuy nhiên, tác dụng cơ bản nhất của nó vẫn là giảm ma sát nên độ nhớt là
chi tiêu có ảnh hưởng quan trọng nhất đến chất lượng của một sản phẩm
dầu nhờn thương mại.
Mỗi loại dầu nhờn đều có công dụng và một số đặc tính chuyên biệt do nhà
sản xuất thêm những phụ gia để cải thiện một số tính chất mong muốn. Trên
thị trường phân phúc nhiều loại sản phẩm, mức giá và chất lượng của từng
thương hiệu riêng.
2. Tính chất của dầu nhờn
a. Thành phần dầu nhờn
Dầu nhờn bôi trơn cho các động cơ hoạt động, vận hành, trong thực tế đó là
hỗn hợp bao gồm: dầu gốc được các hãng sản xuất từ dầu mỏ thiên nhiên
hoặc tổng hợp , và phụ gia.
Dầu gốc
Dầu gốc là dầu thu được sau quá trình chế biến, xử lý tổng hợp bằng các
quá trình xử lý vật lý và hóa học. Dầu gốc thông thường gồm có ba loại là:
dầu thực vật, dầu khoáng và dầu tổng hợp.
Dầu thực vật: chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt.
Dầu thực vật có thể đi từ một số nguồn sau đây:
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
4

Nó chủ yếu là phối trộn với dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp để đạt được một

số chức năng nhất định. Nhưng ngày nay người ta thường sử dụng dầu
khoáng hay dầu tổng hợp là chủ yếu. Với tính chất ưu việt như giá thành rẻ,
sản phẩm đa dạng và phong phú, dầu khoáng đã chiếm một vị trí quan trọng
trong lĩnh vực sản xuất dầu nhờn, nhưng dầu tổng hợp cũng được quan tâm
nhiều bởi tính chất ưu việt của nó.
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
5
Dầu gốc khoáng

Trước đây, thông thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut là nguyên liệu
chính để sản xuất dầu nhờn gốc. Nhưng về sau này khi ngành công nghiệp
nặng và chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi lượng dầu nhờn ngày càng cao và
chủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu chuẩn về chất lượng ngày càng
cao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của quá trình chưng cất
chân không có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc
có độ nhớt cao. Tóm lại nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc là cặn
mazut và gudron.
Cặn mazut
Mazut là phần cặn của quá trình chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi cao hơn
350°C. Phần cặn này có thể đem đi đốt hoặc làm nguyên liệu để sản xuất dầu
nhờn gốc. Để sản xuất dầu nhờn gốc người ta đem mazut chưng cất chân không
thu được phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau:
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
6

 Phân đoạn dầu nhờn nhẹ ( LVGO: Light Vacuum Gas Oil ) có nhiệt
độ sôi từ 300°C - 350°C.
 Phân đoạn dầu nhờn trung bình ( MVGO: Medium Vacuum Gas Oil)
có nhiệt độ từ 350°C - 420°C.
 Phân đoạn dầu nhờn nặng ( HVGO: Heavy Vacuum Gas Oil ) có
nhiệt độ từ 420°C - 500°C.
Thành phần của các phân đoạn này gồm những phân tử hydrocacbon có số
cacbon từ C21-40, những hydrocacbon trong phân đoạn này có trọng lượng
phân tử lớn ( 1000 – 10000), cấu trúc phức tạp, bao gồm:
 Các parafin mạch thẳng và mạch nhánh.
 Các hydrocacbon napten đơn hay đa vòng thường có gắn nhánh phụ
là các parafin.
 Các hydrocacbon thơm đơn hay đa vòng chủ yếu chứa mạch nhánh
ankyl, nhưng chủ yếu là 1 đến 3 vòng.
 Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu là lai hợp giữa napten và paraffin,
giữa napten và hydrocacbon thơm.
 Các hợp chất phi hydrocacbon như các hợp chất chứa các nguyên tố
oxy, nitơ, lưu huỳnh cũng chiếm phần lớn trong phân đoạn dầu nhờn.
Các hợp chất chứa kim loại cũng gặp trong phân đoạn này.
Cặn gudron
Cặn gudron là phần cặn còn lại của quá trình chưng cất chân không, có nhiệt độ
sôi trên 500°C. Trong phần này tập trung các cấu tử có số nguyên tử cacbon từ
C41 trở lên, thậm chí có cả C80, có trọng lượng phân tử lớn, có cấu trúc phức
tạp. Do đó người ta không chia thành phần của phân đoạn này theo từng hợp
chất riêng biệt mà người ta phân làm ba nhóm như sau:
Nhóm chất dầu
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền

7
Nhóm chất dầu bao gồm các hydrocacbon có phân tử lượng lớn, tập trung
nhiều các hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa
hydrocacbon thơm và napten, đây là nhóm chất nhẹ nhất có tỷ trọng xấp xỉ
bằng 1. Nhóm chất này hòa tan được các dung môi nhẹ như paraffin và xăng,
nhưng người ta không thể tách nó bằng các chất như silicagen hay là than hoạt
tính vì đây là những hợp chất không phân cực. Trong phân đoạn cặn gudron,
nhóm dầu chiếm khoảng 45 – 46%.
Nhóm chất nhựa
Nhóm nhựa hòa tan được trong các dung môi như nhóm dầu nhưng nó là hợp
chất có cực nên có thể tách ra bằng các chất như than hoạt tính hay silicagen.
Nhóm chất nhựa gồm hai thành phần là các chất trung tính và axit. Các chất
trung tính có màu nâu hoặc đen, nhiệt độ hóa mềm nhỏ hơn 100°C, tỷ trọng lớn
hơn 1, dễ dàng hòa tan trong xăng, naphta. Chất trung tính tạo cho nhựa có tính
dẻo dai và tính kết dính. Hàm lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài
của nhựa, chiếm khoảng 10 – 15% khối lượng cặn gudron. Các chất axit là chất
có nhóm-COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong
clorofom và rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt, chiếm
1% trong cặn dầu mỏ.
Nhóm asphanten
Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn
1, chứa hầu hết hợp chất dị vòng có khả năng hòa tan mạnh trong cacbon
disunfua (CS2), nhưng không hòa tan trong các dung môi nhẹ như parafin hay
xăng, ở 300°C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro.
Trong quá trình thì nhóm dầu, nhựa, asphanten tồn tại ở trạng thái hệ keo, trong
đó nhóm nhựa tan trong dầu tạo thành một dung dịch thật sự, người ta gọi là
môi trường phân tán. Asphanten không tan trong nhóm dầu nên tồn tại ở trạng
thái pha phân tán. Ngoài ba nhóm chất trên, trong cặn godron còn tồn tại các
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
8
hợp chất cơ kim của kim loại nặng, các hợp chất cacbon, cacboit, các hợp chất
này không tan trong các dung môi thông thường, chỉ tan trong pyridine.
Dầu nhờn tổng hợp
Dầu nhờn sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu điểm như:
công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ. Nhưng ngày nay, để đáp ứng
yêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp
nhiều hơn. Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từ
những hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước. Nó có
thể có những tính chất tốt nhất của dầu khoáng, bên cạnh nó còn có các tính
chất khác đặc trưng như là: không cháy, không hòa tan lẫn trong nước.
Ưu điểm của dầu tổng hợp là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng từ -55°C đến
320°C, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đông đặc thấp, chỉ số độ nhớt cao…
Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều,
nhất là trong các động cơ phản lực. Có hai phương pháp chính để phân loại dầu
nhờn tổng hợp:
 Phương pháp 1: dựa vào một số tính chất đặc thù để phân loại như:
độ nhớt, khối lượng riêng.
 Phương pháp 2: dựa vào bản chất của chúng.
Theo phương pháp 2 người ta chia dầu tổng hợp thành những loại chính sau:
hydrocacbon tổng hợp, este hữu cơ, poly glycol, và este photphat. Bốn hợp chất
chính này chiếm trên 40% lượng dầu tổng hợp tiêu thụ trên thực tế
b. Phân loại dầu nhờn:
Dầu nhờn thường được phân loại theo hai phương pháp sau: theo độ nhớt và
theo tính năng của dầu nhờn.
Phân loại dầu nhờn theo độ nhớt
Ở phương pháp phân lọai theo độ nhớt, các nhà sản xuất dầu nhờn thống nhất
dùng cách phân lọai của Hiệp hội kỹ sư ô tô Mỹ SAE (Society of Automotive

Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
9
Engineers). Cách phân lọai của SAE tùy thuộc vào sản phẩm dầu đó là đơn cấp
hay đa cấp. Dầu đa cấp có độ nhớt thỏa mãn ở nhiều điều kiện nhiệt độ khác
nhau còn dầu đơn cấp chỉ đáp ứng ở một nhiệt độ nào đó.
Hệ thống phân loại của SAE khá phức tạp, nó liên quan tới nhiều khái niệm
khác nhau. Tuy nhiên, có thể chỉ ra những yếu tố chính. Đối với dầu đa cấp,
sau chữ SAE là tiền tố như 5W, 10W hay 15W, 20W. Những số đứng trước
chữ "W" dùng để chỉ khoảng nhiệt độ mà loại dầu động cơ đó có độ nhớt đủ để
khởi động xe lúc lạnh. Để xác định nhiệt độ khởi động theo ký tự này, chỉ cần
lấy 30 trừ đi các số đó nhưng theo nhiệt độ âm.
Ví dụ: dầu 10W sẽ khởi động tốt ở -20
0
C, dầu 15W khởi động tốt ở -15
0
C.
Các loại dầu động cơ ở các nước hàn đới thường là loại 5W, 10W, 15W nhưng
đa số các sản phẩm ở Việt Nam chỉ là loại 15W hay 20W. Mặc dù không có ý
nghiã quan trọng khi khởi động vì thời tiết ở Việt Nam thường không quá lạnh,
nhưng để đạt được các yêu cầu khởi động lạnh, các nhà sản xuất phải thêm vào
các chất phụ gia nên dầu có số càng nhỏ thì càng đắt. Loại 15W và 20W có
mức giá trung bình nên được các hãng dầu nhờn nhập về hoặc sản xuất ở Việt
Nam.
Đứng sau chữ "W" ở loại dầu đa cấp có thể là số 40, 50 hoặc 60. Đây là ký tự
dùng để chỉ khoảng độ nhớt ở 100
0
C của các loại dầu nhờn. Thông thường, số

càng to thì độ nhớt càng lớn và ngược lại. Ví dụ: với xe hoạt động không quá
khắc nghiệt như động cơ ô tô, chỉ số này ở khoảng 30, 40 hoặc 50 là đủ. Với
những động cơ hoạt động ở vùng nhiệt độ cao, chỉ số này phải cao hơn, khoảng
trên 60. Do sự thay đổi nhiệt độ nên tùy thuộc mùa mà người ta dùng loại 40
hoặc 50. Trong mùa đông, nhiệt độ đông cơ thấp nên chỉ cần dùng loại nhỏ
như 30, 40. Ở mùa hạ, nhiệt độ động cơ cao nen có thể dùng loại 50.
Do đặc tính của dầu đa cấp nên người ta thường gọi là "dầu bốn mùa". Khi có
chữ "W", khách hàng có thể hiểu nó dùng được cho cả mùa đông và mùa hè.
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
10
Ngoài loại đa cấp, nhiều nhà sản xuất cho ra cả loại dầu đơn cấp và chỉ có ký
hiệu như SAE 40, SEA 50. Loại dầu này thường được dùng cho các loại động
cơ 2 kỳ, máy nông nghiệp, công nghiệp
Phân loại dầu theo tính năng
Khi phân loại theo tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất lại thống nhất phân theo
tiêu chuẩn của Viện dầu mỏ Mỹ API (American Petroleum Institute).
API phân ra theo cấp S (Service) dùng để dành cho dầu vào động cơ xăng và C
(Commercial) cho các động cơ diesel. Hiện tại, với động cơ xăng, API phân ra
nhiều loại với thứ tự tiến dần từ SA, SB, SC tới mới nhất là SM. Đối với động
cơ diesel, API chia thành CA, CD, CC tới CG, CH và CI. Càng về sau, chất
lượng sản phẩm càng tốt do các nhà sản xuất phải thêm vào những chất phụ gia
đặc biệt để thích nghi với những công nghệ động cơ mới.
Trên các sản phẩm dầu động cơ thương mại, các nhà sản xuất thường ghi đầy
đủ 2 cách phân loại này. Tùy thuộc vào đặc điểm động cơ mà những hãng xe
hơi khuyến cáo người tiêu dùng sử dụng loại dầu nào.
Phụ gia cho dầu nhờn
Dầu nhờn thương phẩm để sử dụng cho mục đích bôi trơn là hỗn hợp của dầu

gốc và phụ gia. Do đó, chất lượng của dầu bôi trơn ngoài sự phụ thuộc rất
nhiều vào dầu gốc, nó còn phụ thuộc vào phụ gia.
Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, vô cơ, thậm chí là những nguyên tố hóa học
được thêm vào chất bôi trơn, nhằm nâng cao hay mang lại những tính chất
mong muốn. Thông thường, hàm lượng phụ gia đưa vào là 0,01 – 5%, trong
một số trường hợp phụ gia được dùng từ vài phần triệu cho đến vài phần trăm.
Do là những hợp chất hoạt động, vì vậy khi tồn tại trong dầu phụ gia có thể tác
dụng với nhau và làm mất chức năng của dầu nhờn. Ngược lại, chúng cũng có
thể tác động tương hỗ với nhau tạo ra một tính chất mới có lợi cho dầu nhờn,
do đó việc phối trộn các phụ gia cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng để loại trừ
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
11
những hiệu ứng đối kháng và nâng cao tính tác động tương hỗ. Sự tác động
tương hỗ giữa phụ gia và dầu gốc cũng là một yếu tố cần được quan tâm khi
sản xuất dầu nhờn.
Ngày nay, để đạt được các tính năng bôi trơn thì dầu có chứa nhiều phụ gia
khác nhau. Chúng có thể được pha riêng lẻ vào dầu nhờn hoặc phối trộn lại với
nhau để tạo thành một phụ gia đóng gói rồi mới đưa vào dầu nhờn.
Yêu cầu chung của một loại phụ gia:
 Tan trong dầu gốc.
 Ổn định hoá học.
 Không độc hại.
 Có tính tương hợp.
 Độ bay hơi thấp.
 Hoạt tính có thể khống chế được.
 Tính linh hoạt
 Không độc, rẻ tiền, dễ kiếm.

Hàm lượng các chất phụ gia được thêm tùy theo yêu cầu và tính năng chuyên
biệt của từng loại động cơ. Các loại phụ gia có tác dụng riêng lên một hoặc một
số tính chất nhất định trong dầu nhờn.
Vai trò của phụ gia
• Làm tăng độ bền oxy hoá (phụ gia chống oxy hoá).
• Ngăn chặn hiệu ứng xúc tác của kim loại trong quá trình oxy hoá
và ăn mòn (chất khử hoạt tính kim loại).
• Chống ăn mòn (chất ức chế ăn mòn).
• Chống gỉ (chất ức chế gỉ).
• Chống sự tạo cặn bám và cặn bùn (phụ gia tẩy rửa).
• Giữ các tạp chất bẩn ở dạng huyền phù (phụ gia phân tán).
• Tăng chỉ số độ nhớt (phụ gia tăng chỉ số độ nhớt).
• Giảm nhiệt độ đông đặc (phụ gia làm giảm nhiệt độ đông đặc).
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
12
• Làm dầu có thể trộn lẫn với nước (phụ gia tạo nhũ).
• Chống tạo bọt (phụ gia chống tạo bọt).
• Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật (phụ gia diệt khuẩn).
• Làm cho dầu có khả năng bám dính tốt (tác nhân bám dính).
• Tăng khả năng làm kín (tác nhân làm kín).
• Làm giảm ma sát (phụ gia giảm ma sát).
• Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn (phụ gia chống mài mòn).
• Chống sự kẹt xước bề mặt kim loại (phụ gia cực áp).

Thành phần phụ gia trong một số loại dầu nhờn:
Loại dầu bôi trơn Phụ gia
Dầu động cơ - Chất cải thiện chỉ số độ nhớt

- Chất ức chế oxy hoá
- Chất tẩy rửa
- Phụ gia phân tán
- Chất ức chế ăn mòn
- Chất ức chế gỉ
- Phụ gia chống mài mòn
- Phụ gia biến tính giảm ma sát
- Chất hạ điểm đông
- Chất ức chế tạo bọt


Dầu thuỷ lực - Chất cải thiện chỉ số độ nhớt
- Chất ức chế oxy hoá
- Phụ gia chống mài mòn
- Chất ức chế ăn mòn/gỉ
- Chất hạ điểm đông
- Chất ức chế tạo bọt

Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
13
Dầu bánh răng - Chất ức chế oxy hoá
- Phụ gia cực áp EP
- Phụ gia chống mài mòn
- Phụ gia biến tính giảm ma sát
- Chất ức chế ăn mòn/gỉ
- Chất ức chế tạo bọt

Dầu công cụ - Phụ gia biến tính ma sát
- Chất ức chế oxy hoá
- Chất ức chế ăn mòn/gỉ
Dầu tuốc bin hơi nước - Chất ức chế oxy hoá
- Chất ức chế ăn mòn/gỉ
- Chất chống tạo nhũ

Thành phần % trọng lượng
Dầu gốc 71,5 - 96,2
Chất tẩy rửa 2, 0 - 10,0
Chất phân tán không tro 1,0 - 9,0
Kẽm điankyl đithiophotphat 0,5 - 3,0
Phụ gia chống oxy hoá và chống mài mòn 0,1 - 2,0
Chất biến tính ma sát FM 0,1 - 3,0
Chất hạ điểm đông 0,1 - 1,5
Chất ức chế tạo bọt 2,0 - 15 ppm

3. Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn
Dầu gốc khoáng có thể chứa sáp. Khi dầu bôi trơn được sử dụng hay bảo
quản trong môi trường nhiệt độ thấp sáp sẽ kết tinh thành các tinh thể có
cấu trúc kiểu lưới mắt cá và ngăn cản sự chảy của dầu. Chính vì vậy trong
nhiều loại dầu bôi trơn cần có phụ gia giảm nhiệt độ đông đặc.
a. Tính chất
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
14
Loại phụ gia này có tác dụng hạ thấp nhiệt độ đông đặc của dầu bôi trơn do
làm chậm quá trình tạo thành các tinh thể có kích thước lớn của parafin rắn,

nhờ chúng bao bọc xung quanh hoặc cùng kết tinh với parafin. Do đó chỉ
tạo ra các tinh thể nhỏ thay vì các tinh thể lớn ở dạng các đám vẩn xốp hình
thành khi không có các phụ gia hạ điểm đông.
Phần lớn các phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc có chứa các sản phẩm polyme
hóa và ngưng tụ. Trong số chúng có một số loại đồng thời là phụ gia cải
thiện độ nhớt và chỉ số nhớt. Dải trọng lượng phân tử của các phụ gia thấp
hơn so với phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt, thường từ 5000 – 100000 đvC.
Điển hình có thể kể tên là các polime ankylmetacrylat, các polime
alphaolefin và các copolime. Các naphtalen đã được alkyl hóa, các alkyl
phenol mạch dài cũng được dùng làm chất hạ nhiệt độ đông đặc cho dầu
nhờn.


b. Các dạng phụ gia hạ điểm đông chủ yếu
Gồm nhiệu loại có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp như: ethylene-vinyl-acetate-
copolymers, vinyl-acetate-olefin copolymers, alkyl-esters của styrene-maleic-
anhydride copolymers, alkyl-esters của unsaturated-carboxylic acids,
polyalkylacrylates, polyalkylmethacrylates, alkyl phenols, and alpha-olefin
copolymers.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học rất chú ý đến việc nghiên cứu khả
năng ứng dụng những tính chất có nguồn gốc tự nhiên.
c. Cơ chế tác dụng:
OH


R
R
R

R
R
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
15
Một số nhiên liệu và phụ gia có cấu trúc hóa học giống nhau, chúng đều có cấu
trúc hóa học cơ bản phổ biến là dạng “R-P”, trong đó "R" là nhóm hữu cơ
không phân cực, thường là mạch thẳng, "P" thường là một nhóm hydrocacbon
ngắn phân cực. Nhóm hữu cơ "R" quyết định kích thước, hình dạng phân tử và
một số tính chất hóa học cơ bản như độ nhớt, tỉ trọng, thể tích, điểm đông
đặc…Chúng cũng quyết định khả năng hòa tan của phân tử trong một số chất
lỏng, nhất là phân tử có cấu trúc và hình dạng tương tự. Nhóm có cực "P" tích
điện âm trong phân tử quyết định sự ảnh hưởng giửa các phân tử giống nhau,
khi chúng tương tác và được hấp thụ bởi những tiểu từ hoặc dạng sáp không
phân cực.
Hình vẽ dưới đây từ 1(a) ( funtional fluid. P= mild) đến 1(d) diễn tả sự hoạt
động của phân tử "R-P". trong đó "R" là một hydrocarbon mạch thẳng hoặc hầu
như thẳng, không phân cực từ 24 đến 40 cacbon, "P" là nhóm phân cực có tính
điện hóa như :-CH
3
, -C
6
H
11
, hay -C
6

H
5
. Tính electrol trong phân tử này yếu cho
dù trong nhóm có chứa nhóm ether, ester, hay halogen mạch thẳng trong hợp
chất của nó.
Hình vẽ 1(b) ( mild polary pour point depressalt. P=mild) là một hệ dầu- wax-
phụ gia. Dầu-không phân cực "R" and "P"là nhóm như hình 1(a). Wax (sáp)
được coi như một phân tử có khối lượng phân tử lớn, bị kết tủa khi nhiệt độ
giảm. Phụ gia là một phân tử có độ phân cực lớn hơn "P" trong dầu hoặc sáp.
Khi tinh thể sáp (hình thành ở nhiệt độ thấp) được thêm chất phụ gia, nhóm "R"
của phụ gia sẽ hòa tan trong nhóm "R" của sáp, nhóm "P" thể hiện tính phân
cực yếu trên bề mặt tinh thể sáp, những tinh thể này ngăn chặn sự lớn dần (tăng
kích thước) và kết tụ của tinh thể. Nếu hạ nhiệt độ thấp hơn hoặc cho thêm sáp
vào hỗn hợp, lượng tinh thể tăng lên, khối tinh thể cũng không thể lớn lên hoặc
keo tụ. Do đó, chúng được coi như như một phụ gia hạ điểm đông.
Hình 1(c) (dispersant-detergent action. P=strongly polar) là một hệ dầu-carbon-
phụ gia (oil-carbon-additive) với "P" mang điện âm. Chúng có thể là nhóm
amine, sulphonate…là nhóm cơ bản của phụ gia hạ điểm đông.
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
16
Hình 1(d) (EP action. P=strongly polar) là hệ dầu-phụ gia- kim loại. Trong đó
"P" là nhóm phân cực mạnh, nó hình thành mối nối bền với tính âm điện với bề
mặt kim loại, hình thành một lớp màng bền trên bề mặt. Đây là loại phụ gia
"EP" hoạt động mạnh. Lớp bề mặt kim loại cũng bảo vệ khỏi sự oxy hóa, do đó
phụ gia này còn hoạt động như một chất chống oxy hóa, ngăn ngừa sự rỉ sét.

Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
17
Bảng dưới đây liệt kê một số nhóm chức của phụ gia















Các nhóm chức được tìm thấy trong dầu thực vật:

Trong hình dưới : khả năng hạ điểm đông theo nồng độ cho vào của 3 loại phụ
gia thương mại. Ta thấy : khả năng giảm nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn phụ
thuộc nồng độ phụ gia, tuy nhiên đến một khoảng nhất định, chúng giảm rất ít,
do đó khi xem xét sử dụng, ta phải khảo sát để có kết quả sự dụng kinh tế nhất.
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
18

Một số chất phụ gia hạ điểm đông có nguồn gốc từ thực vật:
Những esters được alkyl hóa với nhóm phân cực trung bình có thể hoạt động
như một chất hạ điểm đông, chất bổ trợ tinh thể wax, giảm ma sát và cải thiện
dòng chảy. Những tính chất này liên quan đến sự hình thành sự đóng rắn của
tinh thể wax trong dầu đã bão hòa.










Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
19

Trong đó phenol là nhóm phân cực mạnh. Từ cấu trúc phân tử, nó còn cho thấy
nhóm này có tính năng chống oxy hóa. Chất bảo quản màu sắc, tính năng
chống oxy hóa ở nhiệt thấp, ngăn ngừa gỉ và chống oxy hóa ở nhiệt cao có thể
có được nếu tiến hành tăng dần tính phân cực theo yêu cầu của nhóm alkyl hóa
bằng cách thay nhóm phenol bằng nhóm: aminies, amides, salicylates ….



Terpene và các dẫn suất của terpene :
Terpene và các dẫn suất của terpene ( có thể tìm thấy trong nhiều loại thực vật
như : cây có quả hình nón, trong dầu cây xả…) là một nhóm khác các sản phẩm
tự nhiên với hoạt tính cao, đã có mặt trong sản phẩm thương mại. Sự sử dụng
một số lượng lớn các chất phụ gia có độ phân cực nhẹ mạch thẳng đi từ
paraffin wax, và nhóm phân cực “P” được tiến hành alkyl hóa một pinene, P-
pinene, và một careen đã được thực hiện.




Các đặc tính hóa lí và tính chất giảm độ đông đặc của pinene alkyl được đưa ra
ở bảng 3.
Ta nhận thấy với các dạng cấu trúc hóa học khác nhau terpene thể hiện khả
năng giảm nhiệt độ đông đặc khác nhau.
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
20

Phụ gia hạ điểm đông từ cardanol ( có nguồn gốc từ dầu vỏ hạt điều)
Dầu vỏ hạt điều có thành phần chính là anacadic acid và cardanol.
Dưới tác dụng nhiệt, anacadic acid sẽ bị dercarbon hóa tạo thành cardanol

Cardanol có thể được hydro hóa tạo nên Ankyl phenol có những tính chất của
một phụ gia hạ điểm đông. Chúng gây cản trở quá trình hình thành tinh thể và
ngăn chặn quá trình này ngay ở nhiệt độ rất thấp.

dạng dung dịch của nó có khả năng tương thích mạnh với Diesel và dầu nhờn,
so với phân tử mạch thẳng ankyl phenol ở dạng rắn, màu trắng. Nối đôi ở vị trí
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
21
thứ 2 và thứ 3 có thể được no hóa nhờ phản ứng hydrogenation. Nó được ứng
dụng đa dạng đặc biệt là khả năng ứng dụng như là một phụ gia.
Cardanol có thể bị hydro hóa hoặc alkyl hóa và hydro hóa một phần , như đã
nói ở trên, nó có khả năng ức chế oxy hóa cho Diesel, nhiên liệu chức năng,
sáp…
Cardanol có thể có thể thay thế sulphonat hóa và biến nhóm này thành sodium,
calcium, hay muối của amine, có tác dụng ức chế oxy hóa, phân tán soot và
chất tẩy rửa cho dầu máy động cơ.



Nó có thể gắn 1 hoặc 2 phân tử Clo , sau đó phần còn lại (nối đôi) dược hydro
hóa để có cấu trúc phụ gia loại EP.

Nó có thể được sulphurised hóa để tạo cầu nối sulphur tại vị trí chưa bão hòa,
tạo nên loại phụ gia có cấu trúc EP và kim loại trơ.

Người ta tiến hành thực hiện phản ứng mannich với diamine và formaldehyde
tạo thành chất phân tán tro.
Chúng cũng có thể được ethoxylat hóa để tạo ra chất giặt non-ionic
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
22
Cardanol sau khi hydro hóa nối đôi (trở thành phenol alkyl no ) sẽ có cấu trúc
EP đặc trưng cho khả năng hạ điểm đông.


Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
23
4. Nghiên cứu và kết quả thử nghiệm một số loại phụ gia hạ điểm
đông.
Tiến hành thử nghiệm tính năng hạ điểm đông đặc của 2 loại phụ gia tổng hợp:
theo: Effect of aromatics and iso-alkanes on the pour point of different types of
lube oils
a. Siddharth S. Ray, Naval K. Pandey, Alok K. Chatterjee
Trong nghiên cứu này dùng mạch thẳng acrylate alkyl copolymers. Các
copolyme này được cấu tạo từ n-octyl acrylate và n-octadecylacrylate. Theo tỷ
lệ mol của poly (n-octyl-con-octadecylacrylate) monome là 01:01 (phụ gia-1)
và 03:01 (phụ gia-2) có trọng lượng phân tử Mn~ 50.000. Chúng được sử dụng

như là chất phụ gia hạ điểm đông trong tất cả các mẫu dầu bôi trơn đem làm thí
nghiệm.

Kết quả:



Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
24

Nhận xét:
Mỗi loại phụ gia hạ điểm đông có khả năng hoạt động khác nhau, mức độ hạ
nhiệt độ đông đặc cũng phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc dầu nhờn.
Trong hình 10 ta thấy khi có sự có mặt của phụ gia hạ điểm đông: các tinh thể
hình thành rời rạc, nhỏ lẻ do đó không hình thành mạng lưới tinh thể như trong
trường hợp không dùng phụ gia hạ điểm đông.
Sự cô lập các tinh thể wax theo cơ chế tác dụng của phụ gia “R-P” thể hiện rõ
trên hình chụp .

Trên thế giới có nhiều hãng cung cấp phụ gia cho dầu nhờn như Chervon
Oronite ( có chi nhánh tại Nhật), Penton, Lubrizol (Mỹ), R.T. Vanderbilt
company với dòng sản phẩm VANLUBE
®
, CUVAN
®
, VANCHEM
®

và
MOLYVAN
®
. The Elco Corporation (Mỹ). Metachem Industrial e
Comercial Ltda, Rhein Chemie Rheinau GmbH…
Đề tài: Phụ gia hạ điểm đông cho dầu nhờn

GVHD : TS.Nguyễn Hữu Lương
HVTH : Quách Thị Mộng Huyền
25
TỔNG KẾT

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, nhiều sản phẩm phụ
gia hạ điểm đông cho dầu nhớt nói riêng và nghành dầu khí nói chung
đã có bước tiến đáng kể nâng cao chất lượng và chi phí, năng lượng cho
sản phẩm.
Việc lựa chọn phụ gia phải tương thích với các thành phần, các chất phụ
gia khác trong dầu nhờn, không gây hư hại cho thiết bị và có tính kinh
tế cao.
Ngày nay, người ta rất quan tâm đến nhóm phụ gia có nguồn gốc từ thực
vật để giảm sự phụ thuộc vào nền công nghiệp dầu khí, đa dạng hóa sản
phẩm, các nguồn nhiên liệu ưu tiên là dạng phế thải, rẻ tiền, có sẵn. Một
trong những nghiên cứu thu hút sự quan tâm gần đây là tổng hợp phụ
gia từ cardanol bước dầu đã cho kết quả khả thi và ứng dụng nhiều lĩnh
vực.
Tuy nhiên so với phụ gia tổng hợp đi từ nguyên liệu dầu mỏ, phụ gia từ
nguồn gốc thực vật có một số hạn chế nhất định như: khó tinh chế, chất
lượng kém ổn định, các bước trung gian gây tốn kém…tuy nhiên đây là
hướng đi trong tương lai khi nguồn dầu mỏ ngày một cạn kiệt.