Estabilidade ao Cisalhamento e Melhorador do Índice de Viscosidade em Lubrificantes.

Estabilidade de Cisalhamentoé a capacidade de um polímero de resistir à tensão de cisalhamento, que é um desempenho crucial deMelhoradores do Índice de Viscosidade. Quando um melhorador de índice de viscosidade tem baixa estabilidade ao cisalhamento, a cadeia principal do polímero irá quebrar sob a ação da tensão de cisalhamento, levando a uma queda na viscosidade. Como resultado, o óleo lubrificante misturado não consegue manter seu grau de viscosidade original, o que causa maior desgaste e consumo de combustível.

A estabilidade ao cisalhamento está relacionada com o grau de polimerização (peso molecular relativo), grau de dispersão (distribuição do peso molecular relativo) e a hidrodinâmica do polímero em solução para melhoradores do índice de viscosidade.

Quanto mais longa a cadeia de polímero (maior o peso molecular relativo) e maior a dispersão, mais facilmente ela se romperá, resultando em menor estabilidade ao cisalhamento.

Por outro lado, quanto menor o peso molecular relativo do polímero, melhor a estabilidade ao cisalhamento, mas a taxa de tratamento será maior, o que é prejudicial à limpeza. Portanto, é necessário apenas atingir a estabilidade de cisalhamento necessária, em vez de buscar cegamente a menor estabilidade de cisalhamento possível.

 

Como expressar a estabilidade ao cisalhamento?

 

O óleo básico mineral é um fluido newtoniano cuja viscosidade não tem nada a ver com a taxa de cisalhamento. O óleo lubrificante (óleo multigrau) adicionado com um melhorador do índice de viscosidade altera as propriedades de fluxo do óleo base e torna-se um fluido não newtoniano. A viscosidade muda com o aumento ou diminuição da taxa de cisalhamento.

Sob a ação da tensão de cisalhamento, a viscosidade do óleo multigrau diminuirá, o que é expresso pela taxa de diminuição da viscosidade ou taxa de perda de viscosidade (Índice de estabilidade ao cisalhamento, SSI).

Quando o polímero é submetido a uma alta taxa de cisalhamento, ocorre uma perda temporária de viscosidade. Neste momento, a taxa de cisalhamento é geralmente em torno de 10⁴s^-1, e suas moléculas fluirão ao longo da direção axial e se tornarão ordenadas. A forma do polímero muda de uma linha esférica Os aglomerados mudam para estruturas alongadas que ocupam menos volume hidrodinâmico, resultando em uma diminuição da viscosidade. Esta perda de viscosidade é reversível e pode ser recuperada uma vez que a tensão de cisalhamento desapareça, então esta perda de viscosidade é temporária, expressa porÍndice de estabilidade de cisalhamento temporário (TSSI).

À medida que a taxa de cisalhamento aumenta, mais e mais moléculas são deformadas, resultando em maior perda de viscosidade, até que a quantidade máxima de deformação seja atingida. Quando a taxa de cisalhamento atinge acima de 10⁶s^-1, além da perda temporária de viscosidade, há também uma perda irreversível de viscosidade causada pela cisão da cadeia polimérica, que é chamada de perda permanente de viscosidade. O índice de estabilidade ao cisalhamento permanente (Índice de estabilidade de cisalhamento permanente, PSSI) representa. A cisão da cadeia do polímero geralmente ocorre no meio da cadeia, onde a ligação carbono-carbono é dividida para gerar duas moléculas menores.

Quanto maior o peso molecular do polímero, mais fácil é deformar e degradar mecanicamente. No entanto, quando o peso molecular relativo do polímero é pequeno o suficiente, nem mesmo a perda de viscosidade permanente ocorrerá e geralmente não é fácil causar degradação adicional, portanto, o processo de degradação é autolimitado.

A taxa de cisalhamento de cada parte do motor é diferente e a perda de viscosidade temporária também é diferente. A engrenagem, rolamento, pistão e parede do cilindro são os maiores, e a perda temporária de viscosidade também é grande, por isso é fácil causar desgaste e abrasão nessas peças

 

Taxa de cisalhamento em óleo de motor a gasolina

Taxa de cisalhamento		peças do motor	Influência
A	103/s~104/s	Anel do pistão traseiro, haste da válvula, entrada da bomba	Consumo de combustível, fluidez em baixa temperatura
B	105/s~106/s	Mancais, pistões, paredes de cilindros	Desgaste do rolamento, escoriações, partidas quentes
C	106/s-1~108/s	Engrenagens, cames, tuchos	vestir

 

A perda de viscosidade é medida pela Viscosidade Cinemática (KV) antes e depois do cisalhamento. A estabilidade ao cisalhamento permanente é mais comumente definida pelo Índice de Estabilidade ao Cisalhamento Permanente (PSSI) ou simplesmente SSI, de acordo com ASTM D6022 da seguinte forma:

 

PSSI=SSI=（V₀-V_S）/(V₀-V_b)*100

 

V_o= viscosidade do óleo não cisalhado

V_s= viscosidade do óleo cisalhado

V_b= viscosidade do fluido base (sem polímero)

 

Existem três métodos comumente usados ​​para medir a estabilidade ao cisalhamento.

 

● Método do bocal de diesel

● Método ultrassônico

● Método L-38 (o grau de cisalhamento é medido depois que o motor L-38 funciona por 10 horas)

 

A dureza dos três métodos é muito diferente. As especificações de óleo de motor de combustão interna nos Estados Unidos, Europa e China usam o método L-38, o método do bico diesel e o método ultrassônico, respectivamente. Todos os três métodos exigem que a viscosidade após o cisalhamento permaneça dentro da faixa de viscosidade especificada para esse tipo de óleo.

 

Comparação de SSI decopolímero de etileno-propileno (OCP) VIIem diferentes métodos de teste.

 

ITEM	SSI por cento
	Injetor Diesel	Cisalhamento Sônico	L-38 Teste do motor
Os copolímeros de etileno-propileno são comumente usados ​​nos Estados Unidos e na China	48.5	38	20~22
Copolímeros de etileno-propileno comumente usados ​​em conformidade com as especificações europeias	28.3	21.7	12

 

A tabela acima mostra que o valor SSI dos copolímeros de etileno-propileno comumente usados ​​nos Estados Unidos e na China é de cerca de 50 por cento no injetor de diesel, cerca de 40 por cento no Sonic Shear e cerca de 20 por cento no motor L-38 Teste.

O valor SSI dos copolímeros de etileno-propileno comumente usados ​​de acordo com as especificações europeias é de cerca de 30% pelo método do injetor diesel, cerca de 22% pelo Sonic Shear e cerca de 12% pelo L-38 Engine Test.

Observe que o valor SSI depende do dispositivo de cisalhamento específico usado para medir a estabilidade de cisalhamento.

 

Requisitos para estabilidade ao cisalhamento de vários óleos lubrificantes:

 

Óleo de motor a gasolina<  Diesel Engine Oil  <   Automatic Transmission Fluid (ATF)  <   Hydraulic Oil  <   Gear Oil.

 

Vários produtos de óleo lubrificante têm métodos de teste de estabilidade de cisalhamento correspondentes para atender aos seus requisitos.Métodos de testesão:

Lubrificante do cárter: Método Sonic Shear (ambos 5min e 10min), 3200km (2000 milhas) Road Shear test, L-38 method, Diesel Injector method, Peugeot 204 Test.

Fluido de transmissão automática e óleo hidráulico: Dexron ATF, HETC T-13, 10,000 ciclos, Chrysler Power Steering Pump Test, 4h×93,3 graus (as condições de teste incluem 4137kPa×1700r /min e 2758kPa×1800r /min).

Óleo de engrenagem: ALI Variable Severity Scoring Test-Shear Stability Determination (AL I Variable Severity Scoring Test-Shear Stability Determination Test) 93,3 graus ×120h.

 

SSI determinado por vários métodos de teste de cisalhamento

Tipos de Lubrificantes	óleo do cárter			ATF	Óleo hidráulico	Óleo de engrenagem
Método de teste	Cisalhamento Sônico①	L-38,10h	Injetor Diesel②	Dexron ATF③10000 ciclo	Teste de bomba④	ALIVSST⑤
Acryloid 702⑥	30	20	45	49	52	89
Acryloid 955⑦	23	12	36	43	45	--
Acriloide 1017⑧	0	0	0.5	0	1	15~20

 

① ASTM D-2603, Min 5min.

② DIN-51382: Injetor Diesel: 10W-30/10W-40.

③ Dexron ATF, HETC T-13, 10000 ciclos.

④ Teste da Bomba de Direção Hidráulica Chrysler, 4h×93. 3 graus, Carga 2758kPa, 1800r/min.

⑤ Determinação de estabilidade de teste de pontuação de gravidade variável ALI, 93,3 graus ×120h.

⑥ Acryloid 702: PMA com efeito de depressão do ponto de fluidez, Adequado para óleo de motor a gasolina.

⑦ Acryloid 955: MA com efeitos de dispersão e redução do ponto de fluidez, adequado para gasolina e óleo de motor a diesel

⑧ Acryloid 1017: PMA, adequado para fluido de transmissão automática, óleo hidráulico e óleo de engrenagem multigrau.

 

Método de teste de estabilidade de cisalhamento KRLtem sido reconhecido na indústria de lubrificantes como um método de teste de cisalhamento preciso para prever a perda de viscosidade do óleo lubrificante sob condições reais de operação e tornou-se uma importante ferramenta de avaliação no desenvolvimento de produtos de óleo lubrificante modernos.