Cùng với khả năng vận hành ngày càng được nâng cao, các động cơ xe hơi hiện đại ngày càng đòi hỏi những điều kiện khắt khe hơn về khả năng bôi trơn, làm mát, chống mài mòn… mà các loại dầu nhớt truyền thông không có khả năng đáp ứng được. Bài toán này buộc cách nhà sản xuất dầu nhờn phải không ngừng cải tiến sản phẩm, nâng cáo các khả năng tương thích với yêu cầu khắc nghiệt trong vận hành của động cơ. Việc bổ sung thêm các chất phụ gia vào trong dầu để nâng cao các chỉ số vật lý cũng như hóa học là phương thức phổ biến và hiệu quả nhất.
Phụ gia dầu nhờn là gì?
Phụ gia là những chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí là nguyên tố, được bổ sung thêm vào dầu nhờn để nâng cao các tính chất riêng biệt vốn có của dầu gốc nhằm mục đích thu được dầu nhờn có phẩm chất tốt hơn. Thỏa mãn các yêu cầu đối với từng mục đích sử dụng khác nhau. Thông thường, mỗi loại phụ gia được sử dụng với nồng độ từ 0,01 – 5%. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, phụ gia có thể được sử dụng ở nồng độ từ khoảng vài phần triệu đến trên 10%.
Phần lớn các loại dầu nhờn sẽ cần nhiều loại phụ gia khác nhau để thỏa mãn tất cả các yêu cầu về tính năng. Trong đa số dầu thương phẩm, các phụ gia sẽ được pha thẳng vào dầu gốc. Trong một số sản phẩm đặc biệt, phụ gia tổng hợp sẽ được đóng gói riêng và chỉ được pha vào dầu khi sử dụng.
Phụ gia có loại chỉ đáp ứng 1 chức năng gọi là “đơn chức”. Loại đảm nhiều nhiều chức năng khác nhau gọi là phụ gia “đa chức”.
Các loại phụ gia khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau, gây ra hiệu ứng tương hỗ, hoặc hiệu ứng đối kháng. Trường hợp sau có thể làm giảm hiệu quả của phụ gia, tạo ra những sản phẩm phụ không tan, hoặc những sản phẩm có hại khác. Những tương tác tác này do hầy hết các phụ gia đều là các hóa chất hoạt động, vì thế chúng tác động qua lại lẫn nhau ngay trong phụ gia đóng gói hoặc trong dầu tạo ra các chất mới.
Yêu cầu chung của phụ gia dầu nhờn
- Dễ hòa tan trong dầu.
- Không hoặc ít hòa tan trong nước.
- KHông ảnh hưởng đến tác dụng nhũ hóa của dầu.
- Không bị phân hủy bởi nước và kim loại.
- Không gây ăn mòn kim loại.
- Không bị bốc hơi ở điều kiện làm việc.
- Không làm tăng tính hút ẩm của dầu.
- Hoạt tính có thể kiểm tra được.
- Không độc hoặc ít độc, rẻ tiền, dễ kiếm
Các loại phụ gia sử dụng trong dầu nhờn động cơ
Phụ gia chống oxy hóa dầu: Hầu hết các hợp phần của dầu nhờn đều tác dụng nhanh hoặc chậm với oxy tạo thành quá trình oxy hóa. Tốc độ của quá tyrinhf oxy hóa chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như bản chất của dầu gốc, nhiệt độ, hiệu ứng xúc tác của kim loại, nồng độ oxy. Mặt khác, trong quá trình sử dụng, trong dầu nhờn luôn có mặt các ion kim loại, nó đóng vai trò xúc tác đẩy nhanh quá trình oxy hóa dầu. Song song với quá trình oxy hóa dầu luôn xảy ra quá trình polymer hóa các hợp chất trung gian tạo ra cặn bùn trong dầu. Dựa vào cơ chế của phản ứng oxy hóa, nhà sản xuất sẽ bổ sung chất chống oxy hóa theo cơ chế gốc và chống oxy hóa phân hủy.
Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt: Trong quá trình sử dụng, dầu nhờn có thể bị oxy hóa làm cho tính nhớt nhiệt bị giảm. Đồng thời, do khoảng nhiệt độ trong động cơ thay đổi khá lớn giữa khi bắt đầu hoạt động và khi hoạt động ở hiệu suất lớn nên đa số dầu nhờn cần phải có phụ gia nhằm ổn định chỉ số độ nhớt. Chất phụ gia này có tác dụng làm tăng độ nhớt của dầu ở nhiệt độ cao mà hầu như không làm tăng độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thấp.
Phụ gia ức chế ăn mòn: Trong quá trình làm việc, các bề mặt kim loại tiếp xúc với dầu nhờn rất dễ bị ăn mòn bởi các tác nhân có tính axit. Do đó, phụ gia ức chế ăn mòn sẽ phủ lên bề mặt kim loại một lớp màng bảo vệ, lớp màng này sẽ bám chặt lên bề mặt kim loại và bảo vệ kim loại khỏi các tác nhân gây ăn mòn.
Phụ gia ức chế gỉ: Sau một thời gian làm việc, dầu trong động cơ có thể sẽ bị lẫn các tạp chất như nước, cặn bẩn… gây gỉ bề mặt các chi tiết trong động cơ. Chất ức chế gỉ sẽ có tác dụng như một lớp màng ngăn nước tiếp xúc trực tiếp với bề mặt kim loại.
Phụ gia tẩy rửa: Quá trình hoạt động khắc nghiệt của động cơ có thể khiến dầu bị oxy hóa mạnh. Đây là nguyên nhân chính tạo ra một lượng lớn cặn bẩn vacf các chất axit. Chúng làm tăng độ đặc của dầu, gây ăn mòn, làm dầu mất tính đồng nhất, lăng đọng trên bề mặt kim loại gây hao tổn công suất động cơ. Phụ gia tẩy rửa trong dầu có tác dụng hấp phụ cặn bẩn, lôi cặn bẩn ra khỏi bề mặt mà chúng bám dính. Phân tán cặn bẩn làm chúng không thể liên kết với nhau và giữ chúng lơ lửng trong khối dầu.
Phụ gia phân tán: Là các chất ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Như vậy, nhiệm vụ chính của chất phân tán làm làm giảm sự liên kết của dầu ở nhiệt độ thấp, giúp dầu có được độ loãng cần thiết để mau chóng phân tán tới mọi vị trí của động cơ khi bắt đầu khởi động.
Phụ gia giảm điểm đông đặc: Do dầu gốc khoáng có chứa sáp, nên khi ở nhiệt độ thấp, sáp sẽ kết tinh thành các tinh thể kiểu lưới mắt cáo và ngăn sự chảy của dầu. Do đó, phụ gia này có nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ đông đặc của dầu bằng cách làm chậm quá trình kết tinh của sáp. Chúng sẽ kết hợp với tinh thể của sáp tạo thành các tinh thể nhỏ hơn, giảm thiểu khả năng gây cản trở sự chảy của dầu.
Phụ gia ức chế tạo bọt: Trong thực tế, sự tạo bọt của dầu là một vấn đề nan giải. Hiện tượng tạo bọt làm cho dầu bị thất thoát nhiều, gây khó khăn khi vận hành hệ thống bôi trơn, cản trở sự lưu thông tuần hoàn của dầu. Đồng thời, sự tạo bọt mạnh làm tăng sự oxy hóa dầu do không khí được trộn nhiều vào trong dầu. Khả năng chống tạo bọt của dầu phụ thuộc nhiều vào bản chất của dầu thô, phương pháp chế biến và độ nhớt của dầu. Các nhà sản xuất khắc phục nhược điểm này bằng cách bổ sung một lượng nhỏ các phụ gia chống tạo bọt. Phụ gia này sẽ hấp phụ lên bọt làm giảm sức căng bề mặt của bọt, các khối bọt nhỏ tụ lại với nhau thành bọt lớn, nổi lên bề mặt và vỡ ra làm thoát không khí ra ngoài.
Một điểm cần lưu ý là bản thân phụ gia phân tán lại là chất tạo bọt rất tốt nên đối với các loại dầu nhờn có pha phu gia phân tán thì bắt buộc phải có thêm phụ gia chống tạo bọt.
Phụ gia biến tính giảm ma sát (tribologi): Khi điều kiện làm việc trở nên khắc nghiệt hơn (tải trọng cao, tốc độ thấp, độ ráp bề mặt lớn…) thì màng lỏng dầu nhờn sẽ không thể hoàn toàn gánh chịu tải trọng đè lên. Các điềm nhô trên bề mặt kim loại sẽ chịu sự mài mòn và ma sát lớn hơn, dễ bị hư hại hơn. Do đó, phụ gia giảm ma sát là một nhóm chất cực kỳ quan trọng được pha vào hầu hết các dầu bôi trơn, đặc biệt là dầu bánh răng và dầu động cơ. Chúng có chức năng biến tính ma sát, giảm mài mòn và chịu tải trọng cao.
(Tổng hợp)