Đồ án tốt nghiệp: Mỡ bôi trơn gốc DTV và phụ gia chống oxy hóa - ĐH Mỏ Địa chất

Nghiên cứu sâu về mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và tầm quan trọng của phụ gia chống oxy hóa. Phân tích các đặc tính và ứng dụng tiềm năng trong ngành công

• Tác giả: Phan Đức Việt
• Người hướng dẫn: NCS. Phạm Thị Thúy Hà
• Trường học: Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội
• Chuyên ngành: Lọc – Hóa dầu
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng tổ hợp phụ gia Dialkyldithiophosphat kẽm (ZDDP)/ Diphenylamin (DPA) cho mỡ bôi trơn phân hủy sinh học gốc dầu bông
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật Hướng đi mới bền vững

Ngành công nghiệp bôi trơn toàn cầu đang chuyển dịch mạnh mẽ khỏi các sản phẩm gốc dầu khoáng truyền thống, hướng tới các giải pháp thân thiện với môi trường hơn. Trong bối cảnh đó, mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật nổi lên như một lựa chọn đầy hứa hẹn, đáp ứng nhu cầu về tính bền vững và an toàn sinh học. Việc nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và phụ gia chống oxy hóa trở thành trọng tâm nhằm khắc phục những hạn chế cố hữu, đặc biệt là về độ bền oxy hóa dầu thực vật. Bài viết này sẽ đi sâu vào tiềm năng, thách thức và các phương pháp cải tiến để phát triển mỡ bôi trơn sinh học hiệu suất cao.

1.1. Khái niệm và ưu điểm vượt trội của mỡ bôi trơn sinh học

Mỡ bôi trơn sinh học là các sản phẩm bôi trơn được chế tạo từ dầu gốc có khả năng phân hủy sinh học, điển hình là dầu thực vật làm dầu gốc. Đặc điểm nổi bật của chúng bao gồm khả năng phân hủy nhanh chóng trong môi trường tự nhiên, giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái khi có sự rò rỉ hoặc thải bỏ. Ngoài ra, mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật thường ít độc hại hơn so với dầu khoáng, an toàn hơn cho người sử dụng và môi trường. Các ưu điểm khác có thể kể đến như chỉ số độ nhớt cao, tính bôi trơn tự nhiên tốt và điểm chớp cháy cao, làm tăng độ an toàn. Những lợi ích này thúc đẩy mạnh mẽ các nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật nhằm tối ưu hóa hiệu suất.

1.2. Dầu thực vật làm dầu gốc Tiềm năng và thách thức trong ứng dụng

Dầu thực vật làm dầu gốc mang lại nhiều tiềm năng cho ngành công nghiệp bôi trơn nhờ nguồn gốc tái tạo và các đặc tính hóa lý thuận lợi. Chúng thường có chỉ số độ nhớt tự nhiên cao, cho phép duy trì độ nhớt ổn định trong dải nhiệt độ rộng, và khả năng bôi trơn vượt trội nhờ cấu trúc phân tử có cực. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của dầu thực vật là độ bền oxy hóa dầu thực vật kém. Do chứa nhiều liên kết đôi trong mạch cacbon của các axit béo (ví dụ: axit linoleic, linolenic), dầu thực vật rất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí, nhiệt độ cao và kim loại. Vấn đề này làm giảm tuổi thọ của mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và hạn chế ứng dụng mỡ sinh học trong điều kiện khắc nghiệt.

II. Thách thức lớn về độ bền oxy hóa dầu thực vật trong sản xuất mỡ

Độ bền oxy hóa dầu thực vật là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất và tuổi thọ của mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật. Sự suy giảm độ bền oxy hóa không chỉ ảnh hưởng đến cấu trúc hóa học của dầu gốc mà còn kéo theo những thay đổi bất lợi trong tính chất mỡ bôi trơn, gây ra hỏng hóc thiết bị và tăng chi phí bảo trì. Để giải quyết vấn đề này, việc hiểu rõ cơ chế oxy hóa dầu thực vật và tác động của nó là vô cùng cần thiết, làm cơ sở để phát triển các giải pháp bằng phụ gia chống oxy hóa hiệu quả.

2.1. Cơ chế oxy hóa dầu thực vật Hiểu rõ phản ứng để tìm giải pháp

Cơ chế oxy hóa dầu thực vật diễn ra qua ba quá trình chính: tự oxy hóa, oxy hóa dưới tác dụng của kim loại và oxy hóa do nhiệt độ cao. Quá trình tự oxy hóa bao gồm các giai đoạn khơi mào, phát triển mạch và phân nhánh mạch, dẫn đến sự hình thành các gốc tự do và hydroperoxit. Tài liệu nghiên cứu cho thấy, sự khơi mào xảy ra do năng lượng từ nhiệt, tia UV hoặc tác động cơ học vào phân tử chất bôi trơn, và có thể được xúc tác bởi ion kim loại. Các axit béo không no như axit linoleic và linolenic trong dầu bông đặc biệt nhạy cảm với oxy hóa do các liên kết đôi dạng allyl và nhóm bis-metylen, dễ dàng hình thành gốc tự do, làm giảm độ bền chống oxy hóa tới 10 lần so với axit oleic khi số nối đôi tăng lên. Việc nhận diện rõ cơ chế oxy hóa mỡ này là bước đầu để tìm kiếm các phụ gia chống oxy hóa phù hợp.

2.2. Tác động của quá trình oxy hóa đến tính chất mỡ bôi trơn

Quá trình oxy hóa làm biến đổi nghiêm trọng tính chất mỡ bôi trơn, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của hệ thống. Khi dầu thực vật làm dầu gốc bị oxy hóa, độ nhớt của dầu thường tăng lên do sự hình thành các sản phẩm polyme hóa, đồng thời chỉ số axit tăng do sự tạo thành các axit cacboxylic. Các sản phẩm oxy hóa này còn có thể dẫn đến sự hình thành cặn bùn, làm tắc nghẽn hệ thống bôi trơn và gây ăn mòn kim loại. Độ ổn định keo của mỡ cũng bị suy giảm, khiến dầu gốc tách ra khỏi chất làm đặc, ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng bôi trơn. Do đó, việc cải thiện độ bền chống oxy hóa là yếu tố sống còn để đảm bảo mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật hoạt động ổn định và lâu dài.

III. Phụ gia chống oxy hóa Bí quyết nâng cao độ bền oxy hóa mỡ sinh học

Để khắc phục nhược điểm về độ bền oxy hóa dầu thực vật, việc sử dụng phụ gia chống oxy hóa là giải pháp không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và phụ gia chống oxy hóa. Các phụ gia này hoạt động bằng cách ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa, từ đó kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất của mỡ bôi trơn sinh học. Lựa chọn đúng loại phụ gia và tối ưu hóa nồng độ sử dụng là yếu tố quyết định sự thành công trong việc phát triển các sản phẩm mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật bền vững.

3.1. Phân loại và cơ chế hoạt động của các phụ gia chống oxy hóa

Các phụ gia chống oxy hóa được phân loại dựa trên cơ chế hoạt động của chúng. Cơ chế chống oxy hóa sơ cấp liên quan đến các chất phản ứng trực tiếp với các gốc tự do (radical scavengers) để ngăn chặn sự khơi mào và phát triển mạch của quá trình oxy hóa. Các hợp chất phenolic và amin thường hoạt động theo cơ chế này. Cơ chế chống oxy hóa thứ cấp tập trung vào việc phân hủy các hydroperoxit thành các sản phẩm không có gốc tự do, qua đó ngăn chặn sự phân nhánh mạch và giảm thiểu sự hình thành các gốc tự do mới. Các hợp chất chứa lưu huỳnh và phốt pho thường là ví dụ điển hình. Theo tài liệu, “Hiệu ứng cộng hưởng của các chất chống oxy hóa” cũng rất quan trọng, cho phép nhiều loại phụ gia hoạt động cùng nhau để tăng cường hiệu quả tổng thể, giúp cải thiện độ bền oxy hóa dầu thực vật một cách đáng kể.

3.2. Lựa chọn phụ gia chống oxy hóa cho dầu thực vật Các yếu tố then chốt

Việc lựa chọn phụ gia chống oxy hóa cho dầu thực vật đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố để đảm bảo hiệu quả tối ưu và tính tương thích. Các yếu tố quan trọng bao gồm cấu trúc hóa học của phụ gia, khả năng hòa tan trong dầu thực vật làm dầu gốc, độ bền nhiệt của phụ gia, và khả năng tương tác với các phụ gia khác trong công thức. Ví dụ, tài liệu chỉ ra rằng ankyl phenol (AP) là một loại phụ gia chống oxy hóa được sử dụng rộng rãi, nhưng có “tính bền nhiệt kém nên không hiệu quả để sản xuất MBT đa dụng”, do đó không được lựa chọn trong nghiên cứu cụ thể này. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá cẩn thận từng loại phụ gia để đạt được tính chất mỡ bôi trơn mong muốn, đặc biệt là độ bền chống oxy hóa dưới các điều kiện vận hành khắc nghiệt.

IV. Nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật Từ dầu bông đến phụ gia

Quá trình nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật đòi hỏi sự lựa chọn cẩn thận nguyên liệu và phương pháp tổng hợp, cũng như các kỹ thuật đánh giá chính xác. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng dầu bông làm dầu gốc, kết hợp với các phụ gia chống oxy hóa để cải thiện độ bền oxy hóa dầu thực vật và các tính chất mỡ bôi trơn khác. Các bước thực nghiệm được tiến hành một cách bài bản, từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến phân tích kết quả, nhằm đưa ra cái nhìn toàn diện về tiềm năng của mỡ bôi trơn sinh học.

4.1. Đặc điểm dầu bông Nguyên liệu tiềm năng cho mỡ bôi trơn sinh học

Dầu bông được lựa chọn làm dầu thực vật làm dầu gốc trong nghiên cứu này do có sẵn và chứa thành phần axit béo đặc trưng. Theo phân tích sắc ký mẫu dầu bông tại công ty APP (chuyển hóa thành metyl este và đo sắc ký khí), thành phần axit béo của dầu bông bao gồm: Miristic (C14, 0.52%), Oleic (C18:1, 2.88%), Linoleic (C18:2, 56.12%) và Linolenic (C18:3, 13.56%). Đặc biệt, tỷ lệ cao axit linoleic và linolenic, vốn chứa “hai đến ba nối đôi” và các “nối đôi dạng allyl CH=CH – CH2”, làm cho dầu bông rất dễ bị oxy hóa. Chính vì tính nhạy cảm này mà dầu bông trở thành một trường hợp nghiên cứu lý tưởng để kiểm chứng hiệu quả của phụ gia chống oxy hóa trong việc cải thiện độ bền oxy hóa dầu thực vật và phát triển mỡ bôi trơn sinh học bền vững.

4.2. Quy trình tổng hợp và các chỉ tiêu phân tích tính chất mỡ bôi trơn

Phương pháp tổng hợp mỡ bôi trơn thường sử dụng nồi phản ứng và thiết bị đồng thể hóa thí nghiệm để trộn dầu gốc (dầu bông) với chất làm đặc và các phụ gia chống oxy hóa. Sau khi tổng hợp, các mẫu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật được phân tích theo các tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam để đánh giá tính chất mỡ bôi trơn toàn diện. Các phương pháp phân tích quan trọng bao gồm xác định độ bền chống oxy hóa mỡ (ASTM D 942), xác định chỉ số axit (GOST 6707), độ xuyên kim (ASTM D – 217), nhiệt độ nhỏ giọt (ASTM D – 566), độ ổn định keo (GOST 7142), độ bền cơ học (ASTM D 1831), và tải trọng hàn dính (ASTM D 2783). Những phép thử này cung cấp dữ liệu định lượng để đánh giá hiệu quả của phụ gia chống oxy hóa và chất lượng tổng thể của mỡ bôi trơn sinh học.

V. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng mỡ bôi trơn sinh học cải tiến

Các kết quả từ nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và phụ gia chống oxy hóa đã cung cấp những bằng chứng rõ ràng về khả năng cải thiện độ bền oxy hóa dầu thực vật và các tính chất mỡ bôi trơn khác. Việc thử nghiệm các phụ gia chống oxy hóa riêng biệt và kết hợp trên dầu bông cho thấy những tác động đáng kể, mở ra triển vọng rộng lớn cho ứng dụng mỡ sinh học trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Những phát hiện này không chỉ góp phần vào sự phát triển của mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật mà còn thúc đẩy xu hướng bền vững trong ngành công nghiệp.

5.1. Hiệu quả của phụ gia chống oxy hóa lên độ bền oxy hóa dầu thực vật

Nghiên cứu đã khảo sát “Tác dụng của các phụ gia chống oxy hóa riêng biệt lên dầu bông” và “Tác dụng của tổ hợp gia chống oxy hóa lên dầu bông”. Kết quả cho thấy, việc bổ sung phụ gia chống oxy hóa đã cải thiện đáng kể độ bền oxy hóa dầu thực vật, cụ thể là dầu bông. Các phụ gia này đã làm chậm quá trình tạo thành gốc tự do và phân hủy hydroperoxit, kéo dài thời gian cảm ứng oxy hóa và giảm tốc độ hình thành các sản phẩm oxy hóa độc hại. Điều này chứng minh rằng, với lựa chọn phụ gia chống oxy hóa cho dầu thực vật phù hợp, nhược điểm chính của dầu thực vật làm dầu gốc có thể được khắc phục hiệu quả, giúp mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật đạt được hiệu suất tương đương hoặc vượt trội so với các sản phẩm gốc dầu khoáng ở nhiều khía cạnh.

5.2. Tiềm năng ứng dụng của mỡ bôi trơn sinh học trong công nghiệp

Với những cải tiến về độ bền oxy hóa và các tính chất mỡ bôi trơn khác, mỡ bôi trơn sinh học từ dầu thực vật làm dầu gốc có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Các lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, hàng hải, thủy điện và các khu vực nhạy cảm về môi trường là những thị trường mục tiêu chính. Trong các ứng dụng này, khả năng phân hủy sinh học và ít độc hại của mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật mang lại lợi thế cạnh tranh đáng kể. Hơn nữa, việc sử dụng mỡ bôi trơn sinh học còn giúp các doanh nghiệp đáp ứng các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt và thể hiện trách nhiệm xã hội, góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế.

VI. Tương lai của nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và phát triển bền vững

Lĩnh vực nghiên cứu mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật và phụ gia chống oxy hóa vẫn đang tiếp tục phát triển mạnh mẽ, hướng tới việc tạo ra các sản phẩm không chỉ thân thiện môi trường mà còn có hiệu suất vượt trội. Tương lai của mỡ bôi trơn sinh học phụ thuộc vào những đột phá trong công nghệ phụ gia chống oxy hóa và sự hiểu biết sâu sắc hơn về tương tác giữa dầu thực vật làm dầu gốc và các thành phần khác. Những nỗ lực này sẽ định hình một ngành công nghiệp bôi trơn bền vững hơn cho tương lai.

6.1. Những hướng nghiên cứu tiếp theo cho phụ gia chống oxy hóa

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về phụ gia chống oxy hóa cho mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật sẽ tập trung vào việc phát triển các hợp chất mới có nguồn gốc sinh học hoặc ít độc hại, đồng thời nâng cao hiệu quả hoạt động. Việc tìm kiếm các phụ gia chống oxy hóa cho dầu thực vật có khả năng tương tác cộng hưởng tốt hơn, ổn định ở nhiệt độ cao và kéo dài tuổi thọ cho mỡ bôi trơn sinh học là ưu tiên hàng đầu. Bên cạnh đó, các nghiên cứu về công nghệ nano cũng có thể mở ra những giải pháp mới, cho phép tích hợp các chất chống oxy hóa ở quy mô nhỏ hơn để tăng cường độ bền oxy hóa dầu thực vật mà không ảnh hưởng đến các tính chất mỡ bôi trơn khác.

6.2. Triển vọng thị trường của mỡ bôi trơn sinh học và chính sách hỗ trợ

Triển vọng thị trường cho mỡ bôi trơn sinh học là rất lớn, được thúc đẩy bởi nhận thức ngày càng cao về môi trường và các quy định pháp luật chặt chẽ hơn. Nhiều quốc gia đã ban hành các chính sách khuyến khích sử dụng sản phẩm thân thiện môi trường, tạo động lực cho sự phát triển của mỡ bôi trơn gốc dầu thực vật. Các khoản đầu tư vào nghiên cứu và phát triển sẽ tiếp tục giúp nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất, đưa mỡ bôi trơn sinh học trở thành lựa chọn cạnh tranh hơn so với sản phẩm gốc dầu khoáng. Sự hợp tác giữa các viện nghiên cứu, doanh nghiệp và chính phủ sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc hiện thực hóa tiềm năng này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Mỡ bôi trơn (MBT) nói chung cũng như các vật liệu bôi trơn nói riêng có ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống, chúng có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng, độ tin cậy và tuổi thọ của các máy móc, động cơ … Hàng năm thế giới tiêu thụ khoảng 40 triệu tấn vật liệu bôi trơn, trong đó mỡ bôi trơn chỉ chiếm khoảng 5 % nhưng là sản phẩm không thể thay thế trong kỹ thuật công nghệ. Riêng ở Việt Nam hiện nay, mỗi năm tiêu thụ khoảng 20. Trong số các MBT hiện nay, loại mỡ sản xuất từ nguyên liệu dầu khoáng và xà phòng của các axit béo chiếm tới hơn 99 %. Các vật liệu bôi trơn đã qua sử dụng bị thải vào môi trường một cách bừa bãi cũng như bị rơi vãi, rò rỉ là nguồn chủ yếu gây ô nhiễm.

Mặc dù chưa được thống kê đầy đủ nhưng lượng chất bôi trơn tích tụ trong môi trường chắc chắn gây ra tác hại rất lớn. Hiện nay khi các yêu cầu an toàn môi trường ngày càng tăng, việc tạo ra các sản phẩm bôi trơn có khả năng phân hủy sinh học cao thay thế cho các sản phẩm bôi trơn gốc dầu khoáng truyền thống ngày càng trở nên cấp thiết. Các sản phẩm này thường đi từ este tổng hợp và đặc biệt từ dầu thực vật (DTV), vốn có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn nhiều dầu khoáng thông thường. Hơn nữa DTV còn là nguồn nguyên liệu tái tạo được trong khi tài nguyên dầu mỏ ngày càng cạn kiệt.

Hiện nay trên thế giới có khá nhiều công trình nghiên cứu việc ứng dụng DTV làm nguyên liệu sản xuất MBT trong khi ở nước ta đây là một lĩnh vực rất mới mẻ. Có rất ít các công trình nghiên cứu về sử dụng phụ gia cho MBT gốc DTV, còn trong lĩnh vực dầu gốc thì vẫn chưa được đầu tư nghiên cứu một cách hệ thống. Các đối tượng khảo sát chính của các công trình trên chủ yếu tập trung vào dầu dừa, dầu sở, dầu lạc, dầu hạt cao su … Phan Đức Việt -5- Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP trong khi dầu bông, một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp bông, không có giá trị dùng trong công nghệ thực phẩm chưa được nghiên cứu nhiều. Một nhược điểm lớn của DTV so với dầu khoáng khi sử dụng làm nguyên liệu bôi trơn là độ bền chống oxy hóa.

Độ bền chống oxy hóa kém của DTV đòi hỏi phải có những nghiên cứu kỹ lưỡng về việc sử dụng các phụ gia chống oxy hóa. Từ các mục đích và yêu cầu trên, đồ án “Nghiên cứu sử dụng tổ hợp phụ gia Dialkyldithiophosphat kẽm (ZDDP)/ Diphenylamin (DPA) cho mỡ bôi trơn phân hủy sinh học gốc dầu bông” đã được thực hiện với các mục tiêu như sau: - Khảo sát tác động chống oxy hóa của hai loại phụ gia ZDDP và DPA lên dầu bông và MBT gốc dầu bông. - Lựa chọn tổ hợp ZDDP/ DPA thích hợp nhất làm phụ gia chống oxy hóa cho MBT phân hủy sinh học gốc dầu bông. - Xem xét các tác động của phụ gia lên tính chất mỡ.

- Chế tạo mỡ với tổ hợp phụ gia lựa chọn đạt các yêu cầu kỹ thuật của MBT đa dụng cấp NLGI 3. PHẦN I – TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Phan Đức Việt -6- Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Khái quát về MBT 1. Khái niệm về MBT [4, 5, 8] MBT là các chất bôi trơn dạng bán rắn với thành phần chủ yếu là một chất lỏng (môi trường phân tán) trộn với một chất làm đặc (pha phân tán), ngoài ra còn chứa một số thành phần khác (phụ gia) nhằm cải thiện hoặc thay đổi một số tính chất riêng biệt.

Xét về bản chất hóa keo, MBT là một hệ đa phân tán keo gồm ít nhất hai thành phần: pha phân tán và môi trường phân tán. Xét về đặc tính lưu biến MBT là loại vật liệu bôi trơn thể hiện tính chất vật liệu rắn khi chịu tác động của tải trọng nhỏ trong điều kiện nhiệt độ thường và bắt đầu bị biến dạng dẻo, thể hiện tính chất vật liệu lỏng khi tải trọng đạt tới giá trị tới hạn, khi không còn chịu lực tác động thì lại phục hồi tính chất vật liệu rắn. Thành phần [1, 8, 11] MBT chứa từ 65 đến 95 % dầu gốc, từ 5 đến 35 % chất làm đặc và từ 0 đến 10 % phụ gia. Pha phân tán (chất làm đặc) Pha phân tán giữ vững thể keo và hạn chế sự linh động của môi trường phân tán.

Rất nhiều tính chất của MBT được xác định dựa vào pha phân tán. Nếu chất làm đặc chịu nhiệt, mỡ có thể làm việc ở nhiệt độ cao. Nếu chất làm đặc không bị ảnh hưởng bởi nước, mỡ cũng sẽ có tính chất như vậy.1 mô tả các tính chất của mỡ tương ứng với các chất làm đặc khác nhau. Phan Đức Việt -7- Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.1 Các tính chất của mỡ tương ứng với các chất làm đặc khác nhau Mì h÷u c¬ & mì Mì xµ phßng ®¬n vµ phøc v« c¬ §Æc tÝnh Mì gèc Mì gèc xµ phßng Mì gèc Nh«m Mì gèc Canxi Polyur Mì ®Êt Natri Lithi ª sÐt §¬n Phøc §¬n §¬n Phøc §¬n Phøc NhiÖt ®é nhá 96 - 230 - 110 260 96 - 104 177 - 204 260 243 260+ giät, C 104 250 NhiÖt ®é lµm 79 177 120 80 177 130 180 180 180 viÖc lín nhÊt, C §é chÞu níc Tèt– Võa RÊt Võa (bÒn thñy Tèt KÐm Tèt Tèt Tèt rÊt tèt ph¶i tèt ph¶i ph©n) Võa §é æn ®Þnh c¬ KÐm– KÐm Tèt TB Kh¸ Kh¸ tèt RÊt tèt Tèt ph¶i– häc (lµm viÖc) TB kh¸ §é æn ®Þnh Tèt– Tèt Kh¸–tèt TB Kh¸ TB kh¸ Tèt Tèt Tèt chèng «xy hãa rÊt tèt Kh¶ n¨ng Tèt Tèt Tèt Kh¸ Kh¸ Kh¸ Tèt Kh¸ tèt Kh¸ chèng gØ Phan Đức Việt -8- Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kh¶ n¨ng b¬m KÐm TB kh¸ TB kÐm Tèt TB kh¸ Tèt Tèt Tèt Tèt §é æn ®Þnh RÊt Tèt Tèt TB kh¸ TB kÐm Tèt RÊt tèt RÊt tèt RÊt tèt keo tèt Tèt Xu híng ph¸t §ang (hµng §ang Kh«ng Kh«ng Gi¶m Gi¶m Gi¶m Gi¶m triÓn t¨ng ®Çu t¨ng nhiÒu hiÖn nay) Phan Đức Việt -9- Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các chất làm đặc có thể được phân làm hai nhóm chính: chất làm đặc xà phòng – muối của axit béo bậc cao với các kim loại (Li, Ca, Ba, Na, Zn …) và không phải xà phòng (vô cơ, hữu cơ, hydrocacbon) trong đó chất làm đặc xà phòng đặc biệt là xà phòng liti từ axit 12 – hydroxystearic được sử dụng rộng rãi hơn cả.

Môi trường phân tán (dầu gốc) Dầu gốc là thành phần chủ yếu đảm nhiệm chức năng bôi trơn, vì thế phẩm chất của mỡ phụ thuộc rất nhiều vào phẩm chất của dầu gốc hợp phần. Dầu gốc có thể là dầu gốc khoáng, dầu gốc tổng hợp hay dầu gốc động thực vật. Dầu gốc khoáng là môi trường phân tán chủ yếu để sản xuất mỡ bôi trơn hiện nay do giá thành thấp và tạo ra được mỡ phù hợp với phần lớn các ứng dụng trong công nghiệp. Trong các loại dầu gốc dầu naphten được ưa chuộng dùng để chế tạo mỡ bôi trơn hơn cả.

Khi mỡ bôi trơn cần làm việc ở các điều kiện khắc nghiệt người ta thường sử dụng môi trường phân tán là dầu tổng hợp với các tính chất hơn hẳn so với dầu khoáng (tính chất nhớt nhiệt, tính chất nhiệt độ thấp tốt, độ bền nhiệt, độ bền chống oxy hóa cao, khoảng nhiệt độ làm việc rộng). Dầu tổng hợp bao gồm các hydrocacbon tổng hợp, các dieste, polyalphaolefin (PAOs), silicon … DTV được sử dụng làm môi trường phân tán nhằm đáp ứng các đòi hỏi về an toàn môi trường đang ngày càng trở nên cấp thiết. Các dầu thực vật có thể được biến tính để khắc phục nhược điểm trước khi sử dụng làm dầu gốc. Phụ gia Phan Đức Việt - 10 - Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dầu gốc thường không đáp ứng được yêu cầu làm việc của MBT nếu không có mặt các phụ gia.

Chính vì thế phụ gia được cho vào mỡ nhằm tăng các tính chất vốn có hoặc tạo ra các tính năng mới. Việc pha chế phụ gia vào mỡ cần được khảo sát kỹ lưỡng để hạn chế những hiệu ứng phụ không mong muốn, đảm bảo hiệu quả của phụ gia mà không phá hỏng cấu trúc mỡ do việc cho quá nhiều phụ gia gây ra. Các loại phụ gia thường được cho vào mỡ nhiều nhất là: - Phụ gia chống oxy hóa (phenyl – naphthylamin, di – tert – butyl – para – cresol, ZDDP …) - Phụ gia ức chế gỉ (các sunfonat kim loại như natri, bari, nhôm, các phenolat kim loại …) - Phụ gia cực áp (dibenzyl disunfit, di – n – octyl photphit …) - Phụ gia bám dính (polyisobutylen, ethylen–propylen copolyme …) - Phụ gia thụ động hóa bề mặt kim loại (Các phức hữu cơ chứa nitơ hoặc lưu huỳnh, các dẫn xuất của 2, 5 – dimecapto – 1, 3, 4 – thiadiazon …) 1. Cấu trúc mỡ [5, 17] Mỡ có cấu trúc mạng được tạo bởi các hạt rắn của chất làm đặc, dầu được giữ lại trong mạng lưới này nhờ lực tương tác Van der Waals.

Mỡ nhờn gốc xà phòng có cấu trúc dạng sợi, đối với từng loại mỡ nhờn kích thước, hình dạng, sự phân bố và định hướng không gian của các sợi xà phòng rất khác nhau; chúng có thể có dạng dải băng, dạng lá, dạng đũa, dạng kim … Hình 1.1 là ảnh chụp cấu trúc mỡ dầu khoáng (a) và mỡ dầu đậu tương (b). Phan Đức Việt - 11 - Lọc – Hóa dầu K 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (a) Mỡ dầu khoáng (b) Mỡ dầu đậu tương Hình 1. Ảnh chụp cấu trúc mỡ 1. Tính chất [8,11] Có thể chia các tính chất của mỡ nhờn thành hai nhóm: tính chất hóa lý và tính chất sử dụng.

Độ đặc của mỡ Độ đặc của mỡ được đặc trưng bởi độ xuyên kim – độ sâu của một côn kim loại tiêu chuẩn lún vào mỡ (tính bằng mm/ 10) ở một điều kiện tiêu chuẩn về khối lượng, thời gian và nhiệt độ. Độ xuyên kim được xác định theo ASTM D 217 hay ASTM D 1403. Độ xuyên kim được phân loại bởi viện dầu mỡ quốc gia Hoa Kỳ (NLGI) như bảng 1. Nhiệt độ nhỏ giọt Nhiệt độ nhỏ giọt được xác định theo ASTM D 566 (với mỡ có nhiệt độ nhỏ giọt không vượt quá 288oC) hoặc D 2265 (với mỡ có nhiệt độ nhỏ giọt lớn hơn 288oC) là nhiệt độ tại đó giọt mỡ lỏng đầu tiên nhỏ ra khỏi cốc dưới các điều kiện tiêu chuẩn.