nghiên cứu tổng hợp một số hợp chống ôxy hoá cho dầu nhờn và dầu bôi trơn động cơ, thuộc họ amin

LỜI MỞ ĐẦU
Việc nâng cao hiệu quả sử dụng dầu nhờn và dâù bôi trơn luôn là mối quan
tâm lớn của các nhà chuyên môn trong nhiều lĩnh vực có liên quan. Để có được
hiệu quả cao nhất trong sử dụng các trang thiết bị kỹ thuật, các máy móc, công cụ
đòi hỏi phải có các loại dầu nhờn và dầu bôi trơn có chất lượng tốt, người sử dụng
phải có phương pháp bôi trơn đúng và đảm bảo các yều kỹ thuật .
Sử dụng đúng các loại dầu bôi trơn là tiền đề quan trọng cho việc nâng cao
tuổi thọ của các máy móc, thiết bị, giúp chúng ta phát huy được công suất hoạt
động và các chi phí sản xuất khác .
Để nâng cao hiệu quả sử dụng dầu nhờn và dầu bôi trơn, bên cạnh các giải
pháp mang tính liên nghành thì việc kiểm tra đánh giá chất lượng của các loại dầu
sử dụng là một vấn đề có ý nghĩa to lớn . Việc đánh giá đúng đắn và nhanh chóng
chất lượng của các loại dầu, cũng như chiều hướng biến đổi chất lượng của dầu
trong quá trình sử dụng là một vấn đề cấp thiết. Đó là cơ sở cho việc áp dụng, cải
tiến, các giải pháp phù hợp trong công nghệ sản xuất, bảo quản, tồn chứa, sử dụng
dầu nhờn và dầu bôi trơn .
Đối với tất cả các loại dầu đang sử dụng hiện nay, quá trình ôxy hoá các
thành phần của dầu luôn là nguyên nhân quan trọng gây biến chất và rút ngắn tuổi
thọ làm việc của dầu trong sử dụng. Do vậy, việc tìm ra các chất chống ôxy hoá
cho dầu nhờn nói chung và dầu bôi trơn nói riêng là rất cần thiết.
Mục đích đặt ra trong khuôn khổ luận văn này là: “Nghiên cứu tổng hợp
một số hợp chống ôxy hoá cho dầu nhờn và dầu bôi trơn động cơ, thuộc họ
amin” và nhằm làm sáng tỏ sự ảnh của một số nhóm thế đến tính kháng ôxy hoá
của amin đối với dầu nhờn nói chung và cũng như đối với dầu bôi trơn động cơ nói
riêng…


Phần 1 :Tổng quan
Chương1:Dầu nhờn và dầu bôi trơn động cơ
I.Nguồn gốc và thành phần của dầu :
Dầu gốc là thành phần chính đảm nhận chức năng bôi trơn. Chúng có nhiều

loại khác nhau, phổ biến nhất là các dầu gốc khoáng nhận được từ quá trình chế
biến dầu mỏ. Trong một lĩnh vực sử dụng hẹp người ta còn dùng nhiều loại dầu gốc
động thực vật. Loại này phổ biến dùng nhất ở Mỹ và châu Âu.
Trong dầu nhờn khoảng 80% là dầu gốc, 20% là phụ gia .
1. Dầu gốc khoáng
Dầu khoáng được sản xuất từ dầu mỏ, với số nguyên tử các bon từ 20 đến 80
bao gồm :
_ Alkan mạch thẳng và alkan mạch nhánh .
_ Xyclo alkan đơn vòng và đa vòng có nhánh prafin .
_ Các hợp chất thơm đơn vòng và đa vòng chứa nhánh akyl .
_ Các hợp chất chứa vòng Naphten, vòng thơm và mạch nhánh alkyl trong
một phân tử.
_ Các chất hữu cơ chứa dị nguyên tố S, N, O.
Một số cấu trúc điển hình của dầu khoáng như sau:
(CH
3
)
2
CHCH
2
CH
2
CH CH(CH
3
)
2
CH
2
CH(CH
3

)
2
iso - parafin
CH
2
CH
3
(H
3
C)
2
HC
CH
2
CH(CH
3
)
2
Xycloalkan
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
(H
3
C)

2
HC
CH
2
CH
3
Hydrocacbon th¬m
CH
2
CH
3
H
3
C
CH(CH
3
)
2
H
3
C
CH
2
CH(CH
3
)
2
Hydrocacbon th¬m bÐo hçn hîp
Dầu chứa nhiều alkan mạch nhánh đạt chỉ số độ nhớt cao nhất, kế đến là alkan
mạch thẳng và thấp nhất là các hợp chất thơm.

Dầu gốc khoáng thường được phân loại và gọi tên dựa vào độ nhớt và chỉ số
độ nhớt.
a. Theo độ nhớt:
Có hai nhóm bao gồm: nhóm dầu chưng cất có độ nhớt từ 11
÷
150 cSt ở 40
0
C
và nhóm dầu cặn có độ nhớt ở vào khoảng 140
÷
1200cSt ở 40
0
C.
Trong giao dịch buôn bán quốc tế, người ta thường dùng cách phân loại của
Mỹ. Theo cách phân loại này: dầu chưng (ký hiệu là N) được phân loại theo độ
nhớt Saybolt Claiversal Seconds (SUS) ở 100
0
F. Tương tự dầu cặn (ký hiệu là BS)
được phân loại theo SUS ở 210
0
F.
Theo đó, dầu gốc là 150N là phân đoạn dầu chưng cất có độ nhớt là 150 SUS
ở 100
0
F (29 cSt ở 40
0
C) và 150 BS là phân đoạn dầu cặn có độ nhớt 150 SUS ở
210
0
F (30,6 cSt ở 100

0
C). Tiêu chuẩn ASTM D-2161 cung cấp bảng chuyển đổi độ
nhớt từ cSt sang SUS ở bất cứ nhiệt độ nào.
b. Theo chỉ số độ nhớt ( Viscosity Index - VI) người ta phân biệt các
loại dầu gốc có:
_ Chỉ số độ nhớt cao( HVI ): VI > 85.
_ Chỉ số độ nhớt trung bình ( MVI ): VI = 30
÷
85.
_ Chỉ số độ nhớt thấp ( LVI ): VI < 30.
Ngoài ra các loại dầu có VI > 140 được liệt vào loại có chỉ số độ nhớt rất cao
(VHVI). Kiểu phân loại dầu gốc theo chỉ số độ nhớt còn bao hàm cả ý tưởng nêu ra
thành phần và phương thức sản xuất dầu gốc. Các loại dầu (LVI) được sản xuất từ
các phân đoạn Naphten, các loại dầu (MVI) từ các phân đoạn parafin (MVIP), từ
các phân đoạn Naphten (MVIN). Các loại (HVI ) và (VHVI) được sản xuất từ các
parafin và qua các công đoạn làm sạch dùng dung môi và tách sáp.
Dầu gốc khoáng do được tách chiết từ dầu thô cho nên thành phần hoá học rất
đa dạng, không có phương pháp nào tách được những thành phần có tính chất bôi
trơn tốt nhất ra khỏi hỗn hợp. Vì vậy dầu gốc khoáng chỉ có các thành phần trung
bình đại diện cho các thành phần chính trong dầu và chúng không cung cấp đủ các
tính năng bôi trơn thích hợp cho tất cả các loại động cơ, máy móc, thiết bị.
2. Dầu gốc tổng hợp.
Được điều chế từ các hợp chất phân tử thấp cho nên dầu tổng hợp có thể cung
cấp các loại dầu bôi trơn theo ý muốn. Dầu tổng hợp có thể có các tính chất của các
thành phần tốt nhất trong dầu khoáng, ngoài ra chúng có các tính chất riêng như
không cháy, trộn lẫn với nước mà dầu khoáng không thể có.
Ưu điểm cơ bản của dầu tổng hợp so với dầu khoáng là tính chất nhiệt nhớt
tốt, độ bền nhiệt và oxy hoá cực cao, và độ bay hơi thấp cho nên thường được sử
dụng trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao và dải nhiệt độ rộng như dầu
máy nén khí, dầu động cơ tốc độ cao, tua bin khí, dầu bánh răng công nghiệp.

Dầu gốc tổng hợp bao gồm các hydrocacbon tổng hợp: Este hữu cơ,
polyglycol mà tiêu biểu là poly alpha olefin (PAO), poly ankylen glycol (PAG),
este polyol, dieste (DE), este phophat, vv….
Cấu trúc của các dầu tổng hợp điển hình:
(H
2
C CH CH
2
)
n
CH
3
poly alpha olefin
C
8
H
17
O C C
8
H
16
O
C
O
C
8
H
17
Dieste
H

2
C C CH
2
OOCR
CH
2
OOCR
CH
2
OOCR
R
Este polyol
H
2
C CH)n
CH
3
(O
Poly alkylen glycol
(C CH
2
)
n
CH
3
CH
3
Polybuten
C
3

H
73
OPO
Phophat este
(CH R)
2
R
,
Alkyl benzen
(CF CF
2
)n
Cl
Clo triflo etylen
(Si O)n
CH
3
CH
3
Silicon
(CF CF
2
CF
3
O)n
Per flo alkyl polyeste
(O )n
Poly phenyl este
3. Dầu gốc thực vật:
Dầu gốc từ dầu thực vật đang được quan tâm và sử dụng ngày càng nhiều. Hai

loại đang được nghiên cứu nhiều nhất ở Tây Âu và Mỹ là dầu hướng dương, dầu
axit oleic và dầu hạt cải dầu axit eruxic. Tuy vậy chỉ một số ít dầu thực vật có thể
được sử dụng do các yếu tố kỹ thuật và kinh tế.
II. Công nghệ sản xuất dầu gốc:
Phần lớn dầu gốc sản xuất từ dầu thô, việc tách các thành phần không mong
muốn trong sản xuất dầu gốc được thực hiện nhờ các quá trình lọc dầu sẽ cho phép
sản xuất dầu gốc có chất lượng cao, ngay cả với phân đoạn dầu nhờn của dầu thô
chưa thích hợp cho sản xuất dầu nhờn.
Sơ đồ công nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ thường bao gồm
các công đoạn như sau:
Phần chiết
Sáp

D u c t nhầ ấ ẹ
Tách asphan b ng propanằ
Mazut
D u c t nhầ ấ ẹ C n gudronặ
Chi t b ng dung ế ằ
môi
D u c tầ ấ
trung
D u c t ầ ấ
n ngặ
L m s ch b ng hydroà ạ ằ
D u c t ầ ấ
n ngặ
D u c t ầ ấ
trung
Ch ng c t chân khôngư ấ
D u c nầ ặ

Tách sáp
D u g cầ ố
D u g cầ ố
Tuỳ theo yêu cầu đặt ra về mặt cấu trúc của các hydrocacbon (theo xu
hướng có lợi), người ta có thể sử dụng các giải pháp công nghệ khác nhau như:
reforming, cracking, alkyl hoá, đồng phân hoá, polyme hoá, hydro hoá,vv….
Công nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ bao gồm các công
đoạn chính:
+ Chưng cất chân không nguyên liệu cặn mazut.
+ Chiết tách, trích ly bằng dung môi.
+ Tách hydrocacbon rắn ( sáp hay petrolactum ).
+ Làm sạch lần cuối bằng hydro.
Qua qúa trình tách asphan bằng propan thường dùng để sản xuất dầu nhờn từ
nguyên liệu cặn gudron có độ nhớt cao cũng chính là quá trình tách, triết, trích ly
bằng dung môi.
Để có được dầu nhờn ta hãy đi vào từng công đoạn sản xuất dầu nhờn cụ thể:
1. Chưng cất chân không:
Từ sơ đồ chung, ta thấy công đoạn trong sản xuất dầu nhờn gốc là chưng cất
chân không để tách lấy các phân đoạn riêng biệt dựa vào khoảng nhiệt độ sôi hay
độ nhớt. Nguyên liệu của quá trình này là phần cặn của quá trình chưng cất khí
quyển AD (gọi là mazut). Do đó mục đích của công đoạn này là điều chỉnh độ nhớt
và nhiệt độ chớp cháy của phân đoạn dầu gốc. Phần cặn từ quá trình chưng cất khí
quyển (còn gọi là cặn rộng) được đưa thẳng đến tháp chân không, tại đây phần cặn
này được tách thành các phân đoạn dầu bôi trơn khác nhau, và phần cặn chân
không ( phần cặn hẹp ).
Chưng cất chân không tạo ra các sản phẩm dầu bôi trơn có độ nhớt khác nhau.
Phần nhẹ nhớt thu được ở phía trên của tháp phân đoạn và dầu nặng thu được từ
đáy tháp. Tất cả dầu bôi trơn chưng cất phản ánh thành phần hoá học tổng quát của
các loại dầu mỏ đem sử dụng. Kết quả cho thấy không phải tất cả các loại dầu mỏ
đều có thể thu được dầu gốc chất lượng cao từ bất cứ loại dầu mỏ nào, song giá

thành sản phẩm cuối cùng cao. Dầu thô tốt nhất cho việc sản xuất dầu gốc là dầu có
nh t t ngĐộ ớ ă
hàm lượng naphten cao. Trong vài thập kỉ gần đây, công nghệ chưng cất chân
không đã được phát triển một cách đáng kể. Mục tiêu chủ yếu là tận dụng tối đa các
phần cất có giá trị và giảm mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị.
Đối với dầu bôi trơn chưng cất từ cùng một loại dầu mỏ, độ nhớt là hàm số
của khoảng nhiệt độ sôi và cũng là của phân tử lượng. Độ nhớt là tham số quyết
định, bởi vì trong trường hợp chưng cất chân không việc điều chỉnh nhiệt độ sôi
tương đối khó.
Điểm chớp cháy của một phân đoạn chủ yếu phụ thuộc vào các cấu tử có nhiệt
độ cho dù hàm lượng có nhỏ chăng nữa. Nó còn phụ thuộc vào hiệu quả phân tích
của tháp chưng cất và có thể cải thiện bằng cách chưng cất lôi cuốn theo hơi nước
trong các thiết bị phụ trợ:
Sơ đồ chưng cất chân không để sản xuất các công đoạn dầu nhờn.

Cột cất chân không
Dầu gasoil
Dầu cọc sợi nhẹ
Nguyên liệu Dầu cọc sợi nặng
( Cặn rộng )
Phân đoạn dầu nhờn nhẹ
Phân đoạn dầu nhờn nặng
Lò nung nguyên liệu
Cặn hẹp (Bitum)
Tháp phân o nđ ạ
2. Quá trình chiết bằng dung môi.
Công đoạn chiết bằng dung môi là tách các cấu tử không mong muốn, trong
các phân đoạn dầu nhờn mà bằng chưng cất chân không chưa loại bỏ được hết.
Mục đích của công đoạn này nhằm cải thiện độ chống lão hoá và đặc tính nhớt
nhiệt của dầu bôi trơn.

Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi dựa vào tính chất hoà tan chọn
lọc của dung môi được sử dụng.
Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc vào tính chọn lọc của nó tức là dựa vào khả
năng phân tách hai nhóm cấu tử:
_ Nhóm cấu tử hoà tan tốt vào trong dung môi tạo thành pha riêng gọi là pha
chiêt.
_ Còn nhóm cấu tử không tan hay hoà tan ít vào dung môi gọi là raphinat.
Dung môi phải rẻ, sẵn có và bền về hoá học, không gây phản ứng với các cấu tử
nguyên liệu, không gây ăn mòn trong khi sử dụng.
Có ba dung môi được sử dụng để chiết tách phần hyđrocacbon ra khỏi nguyên
liệu dầu nhờn đó là:
_ Phenol, n – metyl-2-pyrolydon, furfuol.
Sơ đồ chưng cất của quá trình tách chiết bằng dung môi:
Dung môi tuần hoàn

Rafinat và
dung môi
Nguyên liệu
Phân đoạn chưng cất
Tháp chi tế
C t c t dung ộ ấ
môi trong
rafinat
C t c t dung môi ộ ấ
trong ph n chi tà ế
Sản phẩm rafinat

Phần chiết và dung môi Phần chiết
3. Quá trình khử asphan bằng propan trong phần cặn gudron:
Do trong gudron có chứa nhiều cấu tử không có lợi cho dầu gốc nên nếu đưa

trực tiếp vào trích ly thì không cho phép đạt kết quả cao và chất lượng tốt, chính vì
thế người ta thường tiến hành khử asphan trước. Trong sản xuất dầu nhờn, phổ biến
dùng propan lỏng để khử chất nhựa asphan trong phân đoạn gudron.
Mục đích của quá trình này là đồng thời tách các hợp chất nhựa asphan, còn
cho phép tách cả các hợp chất thơm đa vòng. Chính vì thế đã làm giảm độ nhớt, chỉ
số khúc xạ, độ cốc hoá và nhận được dầu nhờn nặng có độ nhớt lớn cho dầu gốc.
Sơ đồ nguyên tắc chung của quá trình tách asphan bằng propan:
Cặn hẹp
Propan lỏng Dung dịch dầu tách asphan
Dung dịch asphan
Tr nộ
L ngắ
4. Quá trình tách sáp:
Sáp dầu mỏ là một hỗn hợp parafin mạch thẳng và hydrocacbon khác có nhiệt
độ nóng chảy cao và hoà tan kém trong dầu ở nhiệt độ thấp. Vì thế, chúng được
phép có mặt trong dầu nhờn thành phẩm, ngoại trừ khi hàm lượng rất thấp hoặc các
loại dầu được sử dụng trong những điều kiện không phải ở nhiệt độ thấp. Có hai
quy trình chính dùng tách sáp là:
_ Quá trình tách sáp bằng phương pháp kết tinh.
_ Quá trình tách sáp bằng hydrocracking chọn lọc.
+ Quá trình tách sáp bằng phương pháp kết tinh:
Bằng phương pháp kết tinh có thể dễ dàng xử lý dầu chứa sáp thành dầu nhờn
không chứa sáp, quá trình này dựa trên nguyên lý làm lạnh để kết tinh parafin rắn
sau đó lọc hoặc tách ly tâm riêng phần rắn ra khỏi pha lỏng.
Dung môi chính để sử dụng phương pháp này là: Xeton, propan và các dẫn
xuất clo của hydrocacbon. Do sáp cũng có thể hoà tan vào dung môi nên phải tiến
hành ở nhiệt độ thấp và phải chọn dung môi thích hợp có độ chọn lọc cao, có thể
thu được phần lọc có độ nhớt thấp, ngay ở nhiệt độ kết tinh sáp.
Một trong những quá trình tách parafin bằng xeton là sử dụng cách làm lạnh
dầu sáp đột ngột bằng cách đưa thẳng dung môi rất lạnh vào và sau đó khuấy trộn

tích cực. Các tinh thể sáp tạo thành từ phương pháp này lớn và quánh đặc hơn so
với phương pháp khác, do đó độ chọn lọc cao hơn và tách dầu triệt để hơn nên làm
giảm được chi phí tổng và chi phí vận hành, làm tăng hiệu suất tách dầu.
+ Quá trình tách sáp bằng hydrocracking chọn lọc:
Quá trình này còn được gọi là quá trình tách parafin xúc tác, quá trình
hydrocracking chọn lọc dùng để tách parafin từ dầu có hai loại:
Loại 1: Chỉ dùng một loại xúc tác nhằm hạ nhiệt độ đông đặc.
Loại 2: Dùng hai loại xúc tác vừa để hạ nhiệt độ đông đặc, vừa để tăng độ bền
oxy hoá của sản phẩm.
Để loại parafin tức là hạ nhiệt độ đông đặc, ở cả hai quy trình người ta dùng
xúc tác là loại zeolit tổng hợp có tính chọn lọc hình học.
Sơ đồ công nghệ tách sáp dùng dung môi chọn lọc:
Dung môi rửa sạch
Nguyên liệu
Dung môi pha loãng
Làm sạch
Lọc chân
không quay
Phần lọc lạnh
Sáp ướt
Dầu tách sáp Sáp mềm
Thi t b k tế ị ế
tinh
Thi t b l mế ị à
l nh b m tạ ề ặ
H th ng l mệ ố à
mát
Thu h i dung môi t ồ ừ
d u táchầ
Thu h i dung môi t ồ ừ

sáp tướ
+ Ưu điểm chính của phương pháp này so với dùng phương pháp của dung
môi thông thường là:
_ Hiệu suất dầu bôi trơn tăng.
_ Không cần phải có công đoạn làm sạch bằng hydro.
_ Vốn đầu tư thấp.
_ Cho phép sản xuất dầu gốc có nhiệt độ đông đặc thấp từ những nguyên liệu
có hàm lượng parafin cao.
5. Quá trình làm sạch bằng Hydro:
Quá trình tinh chế sản phẩm dầu đã tách sáp là quá trình cần thiết nhằm loại
bỏ các chất hoạt động về mặt hoá học, có ảnh hưởng đến độ màu của dầu gốc.
Các hợp chấp Nitơ có ảnh hưởng rất mạnh đến màu sắc cũng như độ bền màu
của dầu gốc, vì thế phải loại bỏ chúng và sau đó chính là yêu cầu của quá trình tinh
chế bằng Hydro. Nguyên liệu tiếp xúc với Hydro trong điều kiện có xúc tác và
nhiệt độ, áp suất cao. Thông thường sử dụng nhiệt độ từ 300 đến 370
0
C, áp suất từ
40
÷
60atm (tương đương 4
÷
5Mpa). Đa số quá trình làm sạch bằng hydro thường
dùng xúc tác là Co, Mo. Nguyên liệu dầu nhờn còn chứa các hợp chât của các
nguyên O, N, S được chuyển hoá thành nước, amôniăc và sunfua hydro ( H
2
S ).
Các hydrocacbon thơm một phần bị hydro hoá thành naphten. Tính chất của dầu
nhờn sau khi hydro hoá làm sạch được thay đổi như sau:
Làm giảm độ nhớt 0 – 2.
Làm tăng chỉ số độ nhớt từ 0 – 2.

Hạ thấp nhiệt độ đông đặc,
0
C 0 – 2.
Tăng độ sáng màu 1 – 2.
Sơ đồ công nghệ hydro hoá làm sạch:
Máy nén
hydro Khí tuần hoàn

Phần nhẹ
Dầu nhờn Dầu gốc
Lò ống
Lò ph n ngả ứ
Lò ch ng c tư ấ
Chương 2: Các chỉ tiêu cơ bản của dầu nhờn
Dầu nhờn gốc dầu mỏ cấu tạo bởi các thành phần hydrocacbon và các dẫn
xuất của chúng. Trong qúa trình lưu chuyển sẽ chịu tác động lớn của môi trường, sẽ
làm thay đổi tính chất của dầu nhờn. Vì vậy người ta phải đánh giá chất lượng của
dầu nhờn dựa trên những tính chất cơ bản sau:
Độ nhớt:
Là một tính chất quan trọng của dầu nhờn và là yếu tố trong việc tạo thành
màng bôi trơn ở hai điều kiện bôi trơn thuỷ động và bôi trơn thuỷ động đàn hồi.
Dầu bôi trơn phải có độ nhớt thích hợp với điều kiện vận hành máy móc, nó quyết
định lượng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu và hoạt động của động cơ.
Nếu độ nhớt lớn sẽ làm giảm sự mài mòn, nhưng sẽ làm giảm tốc độ của trục nên
làm tiêu hao nhiên liệu một cách vô ích. Ngược lại, nếu dầu nhờn có độ nhớt nhỏ,
sẽ làm tăng masát gây mài mòn chi tiết và tăng lượng tiêu hao của dầu. Vì vậy phải
chọn độ nhớt phù hợp với từng động cơ và điều kiện làm việc của chúng.
Thông thường các phương tiện có chế độ tải trọng nặng, tốc độ thấp thì sử
dụng dầu bôi trơn có độ nhớt cao, còn phương tiện nhẹ, tốc độ cao thì sử dụng dầu
có độ nhớt thấp.

Chỉ số độ nhớt:
Là chỉ tiêu quan trọng, đặc trưng cho mức thay đổi độ của độ nhớt theo nhiệt
độ. Theo tiêu chuẩn ASTM – D 2270 đưa ra cách tính chỉ số độ nhớt của dầu bôi
trơn và các sản phẩm tương tự từ giá trị độ nhớt động học của chúng ở 40
0
C và
100
0
C. Chỉ số độ nhớt của dầu bôi trơn là giá trị bằng số đánh giá sự thay đổi đánh
giá sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dựa trên cơ sở so sánh không thay đổi tương
đối về độ nhớt của hai loại dầu chọn lọc chuyên dùng. Hai loại dầu này khác nhau
rất lớn về chỉ số độ nhớt. Loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp như các loại dầu naphten,
loại dầu có chỉ số độ nhớt rất cao như các loại dầu parafin. Đa số các loại dầu nhờn
có chỉ số độ nhớt cao vì nó ít thay đổi theo nhiệt độ.
Trị số axit và kiềm:
Trị số axit và kiềm chính là trị số trung hoà được dùng để xác định độ axit và
độ kiềm của dầu bôi trơn, được biểu thị bằng lượng kiềm và axit chuẩn cần thiết để
trung hoà 1 gam dầu nhờn.
Trị số trung hoà là tên gọi chung cho trị số axit tổng (TAN) và trị số kiềm tổng
(TBN).
Trị số axit là số miligam KOH cần thiết để trung hoà lượng axit có trong 1
gam dầu mẫu để được xác định theo phương pháp ASTM – D664: “ phương pháp
chuẩn độ điện thế ”.
Trị số kiềm là lượng axit đã được chuyển ra số miligam KOH tương ứng cần
thiết để trung hoà lượng kiềm có trong 1 gam mẫu dầu được xác định theo phương
pháp ASTM – D2896 bằng chuẩn độ điện thế với axit pecloric.
Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật phát triển nhiều loại phụ gia sử dụng nhằm
nâng cao chất lượng của dầu nhờn, tuỳ thuộc vào thành phần của phụ gia mà dầu có
tính kiềm hay axít. Trong một số trường hợp các loại phụ gia có thể chứa axít yếu
và kiềm yếu khi hoà tan vào trong dầu, chúng không tác dụng với nhau, nhưng lại

tác dụng với cả hai loại axít mạnh và kiềm mạnh, được dùng chuẩn độ cho cả hai trị
số axít và trị số kiềm. Cũng có những phụ gia có khả năng phản ứng với kiềm trong
quá trình trung hoà, làm sai lệch phép xác định trị số axít. Do vậy, việc xác định trị
số trung hoà có thể ít có ý nghĩa đối với một số dầu chứa phụ gia.
Nhiều phụ gia hiện nay, đang được sử dụng cho dầu động cơ, đặc biệt là phụ
gia tẩy rửa có chứa hợp chất kiềm nhằm trung hoà sản phẩm axít của quá trình
cháy, lượng tiêu hao thành phần kiềm này là chỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu.
Độ bền oxy hoá:
Đây là một chỉ tiêu đặc trưng và quan trọng của dầu nhờn, sự oxy hoá của dầu
nhờn phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng oxy hoá chứa trong dầu và khả năng xúc tác
của kim loại. Các sản phẩm do oxy hoá dầu sẽ sinh ra chất tạo cặn, axít, làm tăng
độ nhớt, làm tăng độ ăn mòn. Do vậy khả năng chống oxy hoá cao là một nhu cầu
quan trọng đối với những loại dầu làm việc trong điều kiện có nước, nhiệt độ cao,
áp suất lớn, thời gian thay dầu lâu.
Phương pháp ASTM – D943 xác định đặc trưng oxy hoá của các loại dầu
nhờn chứa chất ức chế là phương pháp sử dụng nhiều nhất, có thể áp dụng hầu hết
cho các loại dầu đặc biệt, loại có chứa phụ gia oxy hoá và dầu có lẫn nước.
Màu sắc của dầu nhờn:
Sự khác nhau về màu sắc của dầu bôi trơn có nguồn gốc từ sự khác nhau về
dầu thô dùng chế biến ra nó, về khoảng nhiệt độ sôi, về phương pháp và mức độ
làm sạch trong quá trình tinh luyện, về hàm lượng và bản chất của phụ gia vào các
dầu đó. Màu dầu rất khác nhau, từ trong suốt đến sẫm màu hoặc đen kịt. Sự sẫm
màu của dầu nhờn kèm theo sự thay đổi không lớn của trị số trung hoà và độ nhớt,
và thường là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn các chất lạ. Các tạp chất có màu có thể làm
màu dầu thay đổi rõ rệt, nhưng không làm ảnh hưởng đến các thuộc tính khác.
6. Tỷ trọng:
Tỷ trọng là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất đã cho ở một nhiệt độ
quy định (ở 15
0
C hay 20

0
C) so với khối lượng riêng của nước nguyên chất ở nhiệt
độ quy định (15
0
C hoặc 4
0
C).
Tỷ trọng và khối lượng riêng của một chất bằng nhau nếu khối lượng riêng
của nước bằng 1.
Tỷ trọng được xác định theo ASTM – D1298 bằng tỷ trọng kế. Chỉ tiêu tỷ
trọng có thể cho thấy sự lẫn sản phẩm khác vào dầu khi thấy một giá trị bất thường
của khối lượng riêng. Việc xác định này cũng cần thiết để chuyển đổi giữa trọng
lượng và thể tích, hơn thế nữa, nó cũng có ích trong việc nhận biết được loại sản
phẩm dầu, nếu biết khoảng nhiệt độ chưng cất hay độ nhớt của sản phẩm.
7. Điểm đông đặc:
Đây là chỉ tiêu cho ta thấy được tính chất chảy ở nhiệt độ thấp, và xác định
tính lưu động của dầu nhờn.
Khi nhiệt độ giảm xuống thì độ nhớt của dầu tăng đột ngột, làm cho tính lưu
động giảm. Khi đạt tới nhiệt độ đông đặc lại hoặc không chảy được lâu dưới tác
dụng của trọng lực.
Điểm đông đặc cho biết giới hạn nhiệt độ thấp mà dầu nhờn có thể sử dụng
được. Điểm đông đặc của dầu được xác định theo phương pháp ASTM- D97.
8. Điểm chớp cháy bắt lửa:
Điểm chớp cháy của dầu được định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất
khí quyển (1atm hay 765mmHg) mẫu dầu được đun nóng bốc hơi và bắt lửa trong
điều kiện cụ thể của phương pháp thử (cốc hở hoặc cốc kín). Mẫu dầu sẽ chớp cháy
khi ngọn lửa đưa vào và lan truyền tức thì khắp bề mặt của mẫu. Như vậy điểm bắt
cháy của dầu là nhiệt độ tại đó lượng hơi thoát ra từ bề mặt của dầu bắt cháy khi có
ngọn lửa đưa vào. Nhiệt độ thấp nhất mà ở đó mà mẫu dầu tiếp tục cháy được trong
5 giây được gọi là điểm bắt lửa. Thường điểm bốc cháy cao hơn điểm bắt cháy

khoảng 30
0
C.
Điểm chớp cháy và bắt lửa của dầu thay đổi theo độ nhớt. Dầu có độ nhớt cao
sẽ có điểm chớp cháy và bắt lửa cao hơn. Thông thường điểm chớp cháy và bắt lửa
phụ thuộc loại dầu thô ban đầu. Dầu naphten có điểm chớp cháy và bắt lửa thấp
hơn dầu parafin cùng độ nhớt. Đối với các hợp chất tương tự nhau, thì điểm chớp
cháy và bắt lửa tăng khi trọng lượng phân tử tăng.
Dầu nhờn thường được xác định điểm bắt cháy cốc hở theo ASTM – D92 và
cốc kín theo ASTM- D93. Phương pháp này được sử dụng để phát hiện một lượng
nhỏ các chất dễ bay hơi lẫn trong dầu.
9. Điểm anilin:
Điểm anilin của dầu được coi là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hai thể tích tương
đương của dầu và anilin có thể hoà tan vào nhau.
Điểm anilin hỗn hợp là nhiệt độ tại đó hai thể tích tương đương của dầu và
n- Hecxan trộn vào nhau được hoà tan trong một lượng anilin tương đồng.
+ Các hợp chất Ar: Có điểm anilin thấp nhất.
+ Các hợp chất parafin: Có điểm anilin cao nhất.
Điểm anilin được dùng để xác định hàm lượng Ar có trong hỗn hợp có trong
thực tế. Chỉ tiêu này cho ta biết khả năng hoà tan các chất hữu cơ với dầu, đặc biệt
điểm anilin cho biết độ chịu đựng của các vật liệu bịt kín với dầu.
10. Ăn mòn đồng:
Nhiều loại dầu nhờn phải làm việc trong điều kiện tiếp xúc với đồng hoặc hợp
kim đồng trong suốt thời gian làm việc. Vì vậy, điều cần thiết là sản phẩm đó
không được ăn mòn đồng.
Ăn mòn đồng được xác định theo phương pháp ASTM- D130 ở những nhiệt
độ sôi khác nhau trên 100
0
C và những khoảng thời gian khác nhau tuỳ thuộc vào
từng loại dầu sao cho thích hợp với điều kiện làm việc của dầu đó.

11. Hàm lượng tro và tro sunfat:
Sự có mặt của kim loại tồn tại trong dầu ở dạng hợp chất cơ kim được phát
hiện khi phân tích độ tro của dầu. Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy được tính
bằng phần trăm khối lượng các thành phần không thể cháy được trong nó sinh ra từ
phụ gia chứa kim loại, từ các hạt bẩn và mạt kim loại bị ăn mòn.
Đối với các loại dầu không chứa phụ gia hoặc chứa phụ gia không tạo tro thì
xác định hàm lượng tro theo phương pháp ASTM – D482. Trong đó thành phần tạo
tro có mặt thường là tạp chất hoặc do nhiễm bẩn. Phương pháp này không áp dụng
được cho dầu có phụ gia, dầu chứa chì hoặc dầu động cơ phế thải. Dầu có pha phụ
gia cần được xác định hàm lượng tro sunfat theo ASTM – D847.
Hàm lượng tro sunfat dùng dể chỉ nồng độ phụ gia chứa kim loại trong dầu
mới. Theo cách này, dầu mẫu được đốt cháy, cặn còn lại được làm nguội và xử lý
với axit sunfuric được nung ở 775
0
C đến khối lượng không thay đổi. Phương pháp
này chỉ xác định hàm lượng tro sunfat thấp tới 0,05% đối với dầu chứa phụ gia và
không áp dụng cho dầu động cơ phế thải, dầu chứa chì và dầu không có phụ gia.
Thông thường hàm lượng tro sunfat liên quan đến trị số kiềm của động cơ. Nói
chung hàm lượng tro sunfat lớn thì giá trị kiềm lớn và ngược lại.
12. Hàm lượng cặn cacbon:
Cặn cacbon là lượng cặn còn lại sau khi đã cho bay hơi và nhiệt phân dầu
nhờn trong những điều kiện nhất định. Cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon mà
nó là một loại cốc và có thể bị biến đổi tiếp dưới tác dụng của nhiệt độ. Cặn cacbon
của dầu nhờn được xác định theo phương pháp Ramsbottom ASTM – D524 hoặc
Conradson ASTM – D189.
Đối với dầu động cơ, cặn cacbon không đặc trưng cho xu hướng tạo cặn của
dầu do nó ảnh hưởng bởi phụ gia.
13. Hàm lượng lưu huỳnh:
Lưu huỳnh đã có thể có sẵn trong dầu khoáng, dầu gốc hay các loại phụ gia.
Nó có thể ở dạng hoạt động hoá học hoặc dạng tương đối trơ ở dạng liên kết với

các hợp chất hữu cơ. Dạng lưu huỳnh hoạt động gây ăn mòn đặc biệt với đồng và
các hợp chất của đồng. Ngược lại, với hàm lượng nhỏ dạng trơ (ví dụ: RSH) lại có
tác dụng tốt vì nó hấp thụ trên bề mặt vật liệu bôi trơn.
Hậu quả không mong muốn của lưu huỳnh là gây ăn mòn, chẳng hạn như ăn
mòn đồng. Tuy nhiên, do những hiệu ứng cực áp có lợi trong nhiều trường hợp lưu
huỳnh có mặt trong dầu bôi trơn ở dạng phụ gia thường kết hợp với các nguyên tố
khác như phụ gia chịu áp, chống mài mòn, chống oxy hoá, chống ăn mòn ….
14. Hàm lượng cặn không tan:
Là lượng cặn không tan trong dung môi mạnh, thường là pentan và toluen
(mạt kim loại, keo, nhựa, bụi, đất cát). Một số ở dạng keo nhựa không tan trong
pentan mà tan trong toluen.
Lượng cặn không tan trong toluen chỉ dùng khi lượng cặn không tan trong
pentan lớn hơn 0,1% trọng lượng. Lượng cặn không tan sẽ làm tăng độ đặc của dầu
trong động cơ .
15. Hàm lượng của nước:
Hàm lượng nước của dầu là lượng nước được tính bằng phần trăm theo trọng
lượng thể tích hay phần triệu (ppm). Hàm lượng nước trong dầu bôi trơn không
những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự ôxy hoá mà nó còn tạo nên nhũ tương. Trong
một vài trường hợp, nước thuỷ phân các phụ gia tạo nên các bùn mền, xốp. Có thể
loại nước bằng các phương pháp như: ly tâm, lọc hay chưng cất chân không.
16. Sức căng bề mặt:
Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực bên trong tác dụng lên bề mặt chất
lỏng do sức hút của các phân tử nằm dưới bề mặt chất lỏng.
Sức căng bề mặt thường được xác định theo phương pháp ASTM – D971, đưa
ra cách đo sức căng bề mặt của dầu khoáng so với nước. Theo phương pháp này,
sức căng bề mặt được xác định bằng lực cần thiết để nhấc một vòng dây bạch kim
ra khỏi bề mặt chất lỏng của sức căng bề mặt lớn hơn, nghĩa là hướng lên từ mặt
phân chia nước dầu.
Việc xác định sức căng bề mặt của dầu mới có ý nghĩa so với việc dùng nó để
kiểm tra chất lượng của dầu. Tuy nhiên, phương pháp này rất có ích trong việc

đánh giá chất lượng của dầu đã sử dụng, đặc biệt là dầu tua bin và dầu biến thế có
chất ức chế oxy hoá và chống rỉ. Thông qua sức căng bề mặt có thể dự đoán độ
bền oxy hoá của dầu.
17. Chỉ số khúc xạ và tán sắc khúc xạ:
Chỉ số khúc xạ là tỷ số giữa tốc của sóng ánh sáng trong không khí so với tốc
độ của sóng ánh sáng trong dầu ở điều kiện nhất định.
Tán sắc khúc xạ là hiệu số của hai chỉ số khúc xạ của một loại dầu khi dùng
hai bước sóng ánh sáng khác nhau. Cả hai chỉ số khúc xạ đều đo ở cùng một điều
kiện nhiệt độ thông thường, để thuận lợi cho việc tính toán, giá trị hiệu số đo được
nhân lên thêm 10000 lần.
Chỉ số khúc xạ và tán sắc khúc xạ là những thuộc tính vật lý cơ bản của dầu.
Chúng được dùng với những tính chất khác nhau để đánh giá chất lượng của dầu
khoáng.
18. Chỉ số kết tủa:
Là lượng chất kết tủa được tách ra từ hỗn hợp 10% dầu, 90% naphta bằng
phương pháp ly tâm ở điều kiện nhất định. Những chất kết tủa ở dạng này thường
là những chất kém bền nhiệt, kém bền oxy hoá. Dầu được tinh chế càng tốt thì
lượng chất kết tủa càng thấp.
Ngoài các chỉ tiêu trên, dầu nhờn có các chỉ tiêu, tính chất khác cần xác định
như: độ bay hơi, sự lẫn nhiên liệu, độ cốc, điểm anilin, hàm lượng tro, cặn không
tan, phân tử lượng, chỉ số xà phòng hoá, sự pha tạp nhiên liệu vào dầu nhờn động
cơ xăng, vv…
Như vậy, các chỉ tiêu chất lượng đặc trưng được dùng làm cơ sở đánh giá chất
lượng dầu nhờn chủ yếu đều được xác định theo phương pháp ASTM.
Tiêu chuẩn ASTM trở thành tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi nhất trên thế
giới và đáng tin cậy cho việc xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu nhờn. Nó giúp
cho việc xác định một loại dầu nào đó có đạt cấp chất lượng tiêu chuẩn đã đề ra hay
không.