THUYẾT TRÌNH PHỤ GIA CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ PHỤ GIA CHO MỠ BÔI TRƠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
THUYẾT TRÌNH
PHỤ GIA CÁC SẢN PHẨM DẦU KHÍ
PHỤ GIA CHO MỠ BÔI TRƠN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: HỌC VIÊN THỰC HIỆN:
TS. Nguyễn Hữu Lương Dương Kim Ngân

TP.HCM, tháng 04/2011
MỤC LỤC
Trang 1
BK
TP HCM
• THỊ TRƯỜNG MỠ BÔI TRƠN
• ĐỊNH NGHĨA
• TÍNH CHẤT HÓA LÝ
• THÀNH PHẦN HÓA HỌC
• PHỤ GIA CHO MỠ BÔI TRƠN
• PHÂN LOẠI
• ỨNG DỤNG
• MỘT VÀI LOẠI MỠ TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM
Trang 2
I. THỊ TRƯỜNG (Nguồn Petrolimex):
Trang 3
II. ĐỊNH NGHĨA MỠ BÔI TRƠN:
Mỡ bôi trơn là loại sản phẩm đồng nhất có dạng từ rắn cho tới bán lỏng,
hình thành do sự phân tán của các tác nhân làm đặc, chất bôi trơn, và phụ
gia
Mỡ bôi trơn trong nhiều trường hợp thể hiện ưu thế hơn dầu bôi trơn,
chẳng hạn:

• Bôi trơn các cụm ma sát khó có điều kiện xem xét
Trang 4
• Nơi thời hạn sử dụng chất bôi trơn cần kéo dài
• Bôi trơn các vị trí nằm nghiêng, thậm chí là thẳng đứng
• Bôi trơn ổ bi lăn có nắp che kín tại nơi sản xuất
• Sử dụng ở những nơi có sự tiếp xúc với nước
III. TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA MỠ BÔI TRƠN:
• Độ bền
• Tính ổn định thể keo
• Độ đặc
• Tính chảy
• Tính bơm
• Tính bền nhiệt
• Tính bền oxy hóa
• Tính bền ăn mòn
• Tính bền với nước
• Khả năng chịu tải trọng
• Tính chất ở nhiệt độ thấp
III.1 Nhiệt độ nhỏ giọt:
Nhiệt độ nhỏ giọt là nhiệt độ mà tại đó giọt mỡ đầu tiên từ chén thí
nghiệm rơi khỏi lỗ trong điều kiện thử nghiệm được quy định bởi tiêu
chuẩn ASTM D566 hoặc TCVN 2697-78.
Nhiệt độ nhỏ giọt thể hiện đặc tính chịu nhiệt của mỡ bôi trơn. Việc xác
định được nhiệt độ nhỏ giọt sẽ giúp được người sử dụng hợp lý và hiệu
quả mỡ bôi trơn. Nếu nhiệt độ làm việc lớn hơn nhiệt độ nhỏ giọt thì tính
năng hoàn hảo của mỡ bôi trơn sẽ giảm, mỡ sẽ chuyển sang thể lỏng.
Đồng thời, nhiệt độ nhỏ giọt cũng có ý nghĩa trong quá trình bảo quản
mỡ, quá trình nâng cao phẩm chất của mỡ.
Dụng cụ để xác định nhiệt độ nhỏ giọt bao gồm:
• Nhiệt kế nhỏ giọt thường là một bộ gồm 2 khoảng đo từ 0-150

o
C
và từ 0-250
o
C.
• Chén nhỏ làm bằng kim loại hoặc thủy tinh có kích thước và cấu
tạo tuân theo tiêu chuẩn.
• Bộ phận gia nhiệt.
Trang 5
III.2 Độ xuyên côn (Độ lún mỡ)
Độ xuyên côn là độ lún sâu của một thiết bị hình côn (chop) kim loại có khối
lượng và kích thước quy định theo tiêu chuẩn vào khối mỡ thử nghiệm ở
25
o
C trong thời gian 5 giây. Có 3 loại:
• Độ xuyên côn nguyên bản: được đo ở ngay trong hộp mỡ va 2mo74
chưa được lấy ra sử dụng. Có ý nghĩa trong quá trình bảo quản mỡ bôi
trơn.
• Độ xuyên côn không hoạt động.
• Độ xuyên côn biểu hiện độ cứng, mềm của mỡ bôi trơn. Độ xuyên côn
càng lớn chứng tỏ mỡ càng mềm và ngược lại. Còn sử dụng để làm
tiêu chuẩn phân loại mỡ bôi trơn
Dụng cụ gồm:
a) dụng cụ đo độ xuyên: bộ phận thăng bằng dụng cụ, thiết bị hình côn
bằng kim loại và trụ giữ có trọng lượng chính xác theo tiêu chuẩn, cơ
cấu hãm mỡ cho thiết bị hình côn chuyển động, đồng hồ chỉ độ xuyên
côn , mâm nâng hạ cốc mẫu để đưa mặt mỡ chạm vào mũi thiết bị
hình côn, cốc đựng mẫu bằng kim loại hoặc thủy tinh.
b) chậu nước và nhiệt kế điều chỉnh nhiệt độ về nhiệt độ chuẩn 25
c) đồng hồ bấm giây

d) cối giã mỡ
Trang 6
III.3 ĐỘ KIỀM TỰ DO:
Do trong mỡ bôi trơn không có phụ gia tẩy rửa phân tán nên mỡ bôi
trơn phải có độ kiềm tự do nhất định để có thể trung hòa các hợp chất
có tính acide sinh ra trong quá trình sử dụng mỡ.
Để xác định độ kiềm tự do người ta dung phương pháp chuẩn độ thể
tích với chất chỉ thị màu hoặc chuẩn độ điện thế.
Chất chuẩn là HCl 0.1N, phenolphtalein, dung môi là hỗn hợp xăng và
cồn.
Độ kiềm tự do được quy đổi về lượng NaOH cần thiết để trung hào hế
lượng acide
IV. THÀNH PHẦN HÓA HỌC:
Mỡ bôi trơn là sản phẩm có nhiều dạng từ rắn cho tới bán lỏng, do sự
phân tán của các chất làm đặc, chất bôi trơn và phụ gia.
Gồm 3 thành phần cơ bản:
Trang 7
IV. 1 DẦU GỐC:
Dầu gốc thường là dầu khoáng hay dầu tổng hợp, có nhiệm vụ bôi trơn
Một số dầu gốc chính:
IV. 2 CHẤT LÀM ĐẶC:
Chất làm đặc có nhiệm vụ giữ dầu và chống chảy dầu, có thể là bất cứ vật
liệu nào mà khi phối hợp với dầu được lựa chọn sẽ tạo ar một cấu trúc
rắn hoặc bán rắn.
Thường chất làm đặc là các xà phòng kim loại. Tỉ lệ pha trộn thường là
6-25% kl.
Trang 8
IV .3 PHỤ GIA:
Các phụ gia được thêm vào để cải thiện đặc tính vốn có của mỡ hoặc để
làm cho mỡ có thêm các đặc tính mới phù hợp với mục đích sử dụng.

Phụ gia được dùng ở nồng độ từ 0,01 đến 5%kl, một số trường hợp có thể
lên đến 10% kl.
V. PHỤ GIA:
CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA PHỤ GIA LÀ:
• Tạo khả năng bám dính tốt
• Làm giảm ma sát
• Làm giảm và ngăn chặn sự mài mòn
• Tăng khả năng làm kín
• Chống ăn mòn
• Chống gỉ
• Làm tăng độ bền oxy hóa
• Ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật
• Khử hoạt tính xúc tác của kim loại
V.1.Phụ gia chống mài mòn, AW (Anti-Wears): 3 dạng mài mòn:
• mài mòn dính: xảy ra khi các điều kiện tải trọng, tốc độ và nhiệt độ
cao, màng mỡ bôi trơn mỏng đến mức các chỗ mấp mô trên bề mặt
tiếp xúc với nhau.
Trang 9
*Đó là mài mòn do vật liệu chuyển từ bề mặt này sang bề mặt kia trong
khi hai bề mặt chuyển động tương đối dẫn tới quá trình hàn dính pha rắn.
*Sự tiếp xúc kim loại với nhau có thể ngăn cản được khi cho hợp chất tạo
màng vào mỡ bôi trơn dẫn tới sự phân bố tải trọng khác đi mà nó bảo vệ
được bề mặt kim loại.
*Thường hay sử dụng phụ gia chống mài mòn dính như: ZnDDP (kẽm
dialkyldithiophotphat), các hợp chất có photpho như tricresyl photphat,
và hợp chất của lưu huỳnh như sunfua, disunfua, molipden
dithiocacbonat, là các phụ gia chống mài mòn dính rất tốt.
• mài mòn hạt: là do tạp chất từ bên ngoài đưa vào hoặc do các phần tử
mài mòn dính gây ra
* Cơ chế chủ yếu của sự mài mòn vật liệu là sự cắt vi mô các vật cứng.

• mài mòn hóa học: do pứ hóa học xảy ra trên bề mặt kim loại kết hợp
với tác động cọ xát làm cho chỗ kim loại bị ăn mòn bị cắt tách ra
*Các acide mạnh được tạo thành trong quá trình sử dụng mỡ bôi trơn có
thể tấn công vào bề mặt kim loại tạo ra các hợp chất mà chúng dễ bị bóc
ra khi có sự chà xát
*Mài mòn có thể hạn chế khi sử dụng chất tẩy rửa dạng kiềm cao do có
tác dụng trung hòa các sản phẩm mang tính acide tồn tại trong mỡ bôi
trơn
V. 2.Phụ gia cực áp EP (Extreme pressure)
Phụ gia cực áp ngăn ngừa hiện tượng kẹt xước, hàn dính giữa các bề mặt
kim loại khi đang hoạt động dưới áp suất cực lớn (chịu tải trọng rất nặng)
*Phụ gia cực áp tác dụng với các bề mặt kim loại ma sát tạo ra hợp chất
có ứng suất cắt thấp hơn kim loại gốc nên lớp phủ mới hình thành chịu
trượt cắt trước và nhiều hơn so với kim loại.
Các phụ gia cực áp thường được sử dụng:
Trang 10
- Sunfua olefin:
V.3.Phụ gia biến tính ma sát FM (Friction modifiers)
• Phụ gia FM là chất làm giảm hệ số ma sát và đạt được sự trượt phẳng
hoặc làm tăng hệ số ma sát để đạt được sự dừng trượt.
• Phụ gia FM dùng khi cần tạo ra chuyển động trượt êm không có rung
động. Phụ gia làm tăng độ bền của màng dầu chủ yếu do hiện tượng
hấp phụ vật lý nhờ đó làm giảm ma sát.
Trang 11
• Độ bền của màng dầu do tác dụng của phụ gia lien quan tới độ dài của
mạch alkyl trong phân tử phụ gia FM. Do đó, các hợp chất phụ gia
FM mạch dài như acide béo, ester béo, hoặc amin được sử dụng. Độ
dày và hiệu quả của màng dầu bảo vệ phụ thuộc vào độ dài của mạch
carbon (mạch càng dài thì độ dày càng lớn), độ phân cực của nhóm
chức, cấu trúc, dầu gốc, kim loại, và nhiệt độ.

V. 4. Phụ gia ức chế gỉ:
• Các chất ức chế gỉ ngăn nước thấm qua màng hữu cơ bảo vệ bằng
cách sử dụng các hợp chất phân cực được hấp thụ chọn lọc trên bề
mặt kim loại và tác dụng như màng ngăn chống ẩm.
• Các phụ gia ức chế gỉ điển hình:
Các amin hữu cơ và acide ankyl suxinic được dùng trong trường hợp hàm
lượng trong dầu nhỏ, còn sunphat kim loại và amin photphat được sử
dụng khi hàm lượng nước trong dầu lớn. Do khi hàm lượng nước lớn thì
độ phân cực của acide tăng làm tăng tính acide sẽ dễ gây ra hiện tượng ăn
mòn.
Trang 12
V. 5. Phụ gia ức chế ăn mòn:
Phụ gia hấp phụ lên bề mặt kim loại tạo thành một màng bảo vệ, màng
này có tác dụng thụ động hóa kim loại.
Màng bảo vệ sẽ dính chặt lên bề mặt kim loại tránh bị tróc ra bởi phân
tán hoặc tẩy rửa.
Các phụ gia ức chế ăn mòn điển hình:
V. 6. Phụ gia chống oxy hóa:
Hầu hết các hợp phần bôi trơn đều tác dụng nhanh hay chậm với oxy tạo
thành quá trình oxy hóa.
Tốc độ quá trình oxy hóa chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như bản chất
của dầu gốc, nhiệt độ, sự khuấy trộn, nống độ oxy trong dầu, …
Cơ chế của pứ oxy hóa là cơ chế gốc xảy ra theo 3 giai đoạn:
• Giai đoạn khơi mào
• Giai đoạn phát triển mạch
• Gia đoạn tắt mạch
Trang 13
Giai đoạn tắt mạch: các gốc tự do kết hợp với nhau tạo ra các sản phẩm
bền khác nhau

Gồm 2 dạng:
• Phụ gia chống oxy hóa theo cơ chế gốc
• Phụ gia phân hủy
V. 6.1 Phụ gia chống oxy hóa theo cơ chế gốc
• Là chất có khả năng tác dụng với gốc tự do tạo sản phẩm bền ngăn
chặn quá trình oxy hóa tiếp tục xảy ra, các chất có khả năng chống tạo
cặn carbon.
• Là phụ gia chống oxy hóa sơ cấp
• Cơ chế: nhường 1 nguyên tử H qua các pứ với gốc alkyl hoặc alkyl
peroxit làm gián đoạn cơ chế phát triển mạch của quá trình oxy hóa.
Sp tạo thành là các gốc bền như gốc alkyl thành HC, gốc alkyl peroxit
thành hydroperoxit
*Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc phenol:
Chất điển hình là 3,5-di-t-butyl-4-hydroxytoluenec(2,6-di-t-butyl-4-
methylphenol)-gọi tắt là BHT
Trang 14
Dựa vào các phản ứng trên thì hằng số tốc độ phản ứng của gốc alkyl với
oxy tạo thành alkyl peroxit lớn hơn nhiều so với hằng số tốc độ của gốc
alkyl với BHT. Điều đó có nghĩa trong sự có mặt của oxy thì phản ứng
của gốc alkyl với BHT rất ít xảy ra. Thay vào đó BHT và các dẫn xuất
của phenol khác nhường 1 nguyên tử hydro cho gốc alkyl peroxit và bẫy
chúng
Gốc dẫn xuất của phenol là bền bởi các hiệu ứng không gian và cấu trúc
cộng hưởng. 2 gốc phenol cấu trúc cộng hưởng có thể bị thay đổi ở giai
đoạn tắt mạch của phản ứng theo cơ chế gốc. 1 gốc phenol có thể nhường
1 H cho 1 phenol khác tạo BHT và methylen cyclohexadien
Trang 15
*Cơ chế hoạt động của phụ gia chống oxy hóa gốc amin thơm:
Thường sử dụng là alkylat diphenylamine.
Cơ chế pứ: một nguyên tử H được tách ra bởi sự có mặt của các gốc

alkyl, alkyl peroxit, alkoxyl như hình dưới:
Do sự tập trung phần lớn của các gốc alkyl peroxit nên chúng có thể pứ
được alkylat diphenylamin để tạo thành một phần gốc amin và phần lớn
gốc alkyl peroxit.
5 bước xảy ra:
Trang 16
*Tính tương hỗ giữa chất ức chế oxy hóa gốc amin thơm và gốc các
dẫn xuất của phenol:
Trong nhiều trường hợp khác nhau, giữa các phụ gia luôn có sự ảnh
hưởng lẫn nhau thể hiện qua tính tương hỗ và tính đối kháng. Trong
trường hợp này, tính tương hỗ được thể hiện:
V.6.2. Phụ gia phân hủy:
Trang 17
• Phụ gia chống oxy hóa bằng cách phân hủy các hydroperoxit
(hydroperoxit là chất sinh ra gốc tự do thúc đẩy quá trình oxy hóa) tạo
sản phẩm bền
• Hợp chất của S, P thường được sử dụng nhằm giảm các hydroperoxit
trong phản ứng chuỗi gốc để tạo thành ancol.
• Phụ gia thường sử dụng là: kẽm diankyldithiophotphat ZnDDP,
phosphite
ZnDDP được sử dụng từ rất lâu, được điều chế bởi Herbert C. Freuner
thuộc hiệp hội dầu mỏ California thuộc Los Angeles. ZnDDP được tổng
hợp như sau:
Ở bước đầu của các pứ ức chế ăn mòn, ZnDDP pứ nhanh với
hydroperoxit tạo thành muối bazo ZnDDP như bên dưới:
Gốc dialkyldithiophosphoryl tiếp tục phản ứng với hydroperoxit tạo axit
dialkyl dithiophotphoric, acide tiếp tục pứ với ROOH tạo sp là chất
không hoạt động trong chuỗi pứ ức chế oxy hóa, làm giảm sự có mặt của
hydroperoxit một cách đáng kể:
Trang 18

ZnDDP trung tính cũng có thể pứ được với ROOH theo cơ chế chuyển
dịch electron, khi đó sẽ kéo theo sự ổn định (giảm khả năng hoạt động)
của các gốc hydroperoxit trung gian, kết quả là tạo ra các sản phẩm
dialkyl dithiophotphoryl disulfite không hoạt động:
Trang 19
Trang 20
V.7. Phụ gia thụ động hóa kim loại:
Các phụ gia thụ động hóa kim loại bám lên trên bề mặt kim loại dựa trên
sự hình thành phức chất (phức Chelat) ngăn cản sự tiếp xúc giữa bề mặt
kim loại với mỡ bôi trơn do vậy thụ động hóa được kim loại, ngăn cản
được hoạt tính xúc tác của kim loại.
Các phụ gia thụ động hóa kim loại điển hình là:
VI. MỘT SỐ HỌ MỠ NHỜN:
1. Mỡ Li đơn: chiếm 55% sản xuất thế giới(sxtg)
2. Mỡ Li phức: chiếm 14% sxtg
3. Mỡ Ca: chiếm 13% sxtg, là mỡ công nghiệp đầu tiên
4. Mỡ Al: chiếm 5% sxtg, khả năng bám dính cao, tính bền nước tuyệt
vời
5. Mỡ Na: chiếm 2% sxtg, là mỡ kinh tế, nhiệt độ làm việc lên đến
120oC, độ bám dính tốt, chống gỉ tốt.
6. Mỡ Bentone: chiếm 3% sxtg, là mỡ làm việc ở nhiệt độ rất cao 160-
180oC, dễ sản xuất.
7. Mỡ hỗn hợp Li/Ca: chiếm 2% sxtg, là mỡ đa công dụng, kết hợp ưu
điểm của mỡ Li và mỡ Ca.
8. Mỡ Polyure: chiếm 5% sxtg, mỡ làm việc ở nhiệt độ rất cao 160-
180oC, chống mài mòn và chống oxy hóa tốt, không tạo cặn khi bị
cháy, bền cơ ở nhiệt độ cao.
VII. ỨNG DỤNG:
Chiếm 5% chất bôi trơn
*Nhiều ưu điểm:

• Độ bám dính
• Độ kín-bảo vệ
• Ít bay hơi
• Chịu tải trọng cao
Trang 21
• Ít gây ô nhiễm môi trường
*Một vài hạn chế:
• Tản nhiệt kém
• Khó lọc
• Giá!!!
VIII. MỘT VÀI LOẠI MỠ BÔI TRƠN TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT
NAM HIỆN NAY:
Mỡ của PV:
Mỡ của Shell:
Trang 22
Mỡ của BP:
Mỡ của Mobil:
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• NGUYỄN HỮU LƯƠNG. SLIDE BÀI GIẢNG PHỤ GIA CÁC SẢN
PHẨM DẦU KHÍ. ĐH BÁCH KHOA TP.HCM
• NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG. DẦU NHỜN-MỠ-PHỤ GIA. ĐH
BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG.
• DƯƠNG VIẾT CƯỜNG. DẦU MỠ BÔI TRƠN VÀ PHỤ GIA. ĐH
MỎ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI
• PETROLEUM PRODUCTS HANDBOOK
• TÀI LIỆU THAM KHẢO TỪ PLC VÀ APP
Trang 23